底泥对苯酚的吸附作用

42实验十七底泥对苯酚的吸附作用底泥/悬浮颗粒物是污染物的源和汇。水体中有机污染物的迁移转化途径包括挥发、扩散、化学或生物降解等，其中底泥/悬浮颗粒物的吸附作用对有机污染物的迁移、转化、归趋及生物效应有重要影响，在某种程度上起着决定作用。底泥对有机物的吸附主要包括分配作用和表面吸附。苯酚是化学工业的基本原料，也是水体中常见的有机污染物。底泥对苯酚的吸附作用与其组成、结构等有关。吸附作用的强弱可用吸附系数表示。探讨底泥对苯酚的吸附作用对了解苯酚在水/沉积物多介质的环境化学行为，乃至水污染防治都具有重要的意义。本实验以组成不同的两种底泥为吸附剂，吸附水中的苯酚，绘制吸附等温线后，用回归法求出它们对苯酚的吸附常数，比较它们对苯酚的吸附能力。一、实验目的1.测定两种底泥对苯酚的吸附等温线，求出吸附常数，比较它们对苯酚的吸附能力。2.了解水体中底泥的环境化学意义及其在水体自净中的作用。二、实验原理试验底泥对一系列浓度苯酚的吸附情况，计算平衡浓度和相应的吸附量，通过绘制等温吸附曲线，分析底泥的吸附性能和机理。采用4-氨基安替比林法测定苯酚，即在pH10.0±0.2介质中，在铁氰化钾存在下，与4-氨基安替比林法反应，生成橙色的吲哚酚安替比林染料，其水溶液在波长510nm处有最大吸收。用2cm比色皿测量时，酚的最低检出浓度为0.1mg/L。水中苯酚的浓度也可采用紫外分光光度法测定，将待测溶液的pH值调为11.0，于287nm波长进行测定。三、仪器与试剂1.仪器(1)恒温调速振荡器。(2)低速离心机。(3)紫外-可见光分光光度计。43(4)碘量瓶：100mL。(5)离心管：5mL。(6)比色管：50mL。(7)移液管：2mL、5mL、10mL、20mL。2.试剂(1)底泥样品制备及表征：采集河道的表层底泥，去除砂砾和植物残体等大块物，于室温下风干；用瓷研钵捣碎，过100目筛（0.15mm），充分摇匀，装瓶备用。用固体总有机碳分析仪测定土壤中有机碳含量（foc），其中foc在1.0-3.0%范围为佳。(2)无酚水：于1L水中加入0.2g经200℃活化0.5h的活性炭粉末，充分振荡后，放置过夜。用双层中速滤纸过滤，或加氢氧化钠使水呈碱性，并滴加高锰酸钾溶液至紫红色，移入蒸馏瓶中加热蒸馏，收集流出液备用。本实验用水应为无酚水。注：无酚水应贮备于玻璃瓶中，取用时应避免与橡胶制品（橡皮塞或乳胶管）接触。(3)淀粉溶液：称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，加沸水至100mL，冷却，置冰箱保存。(4)溴酸钾-溴化钾标准参考溶液（1/6KBrO3浓度=0.1mol/L）：称取2.784g溴酸钾溶于水中，加入10g溴化钾，使其溶解，移入1000mL容量瓶中，稀释至标线。(5)碘酸钾标准参考溶液（1/6KIO3浓度=0.0125mol/L）：称取预先在180℃烘干的碘酸钾0.4458g溶于水中，移入1000mL容量瓶中，稀释至标线。(6)硫代硫酸钠标准溶液（Na2S2O3浓度≈0.0125mol/L）：称取3.1g硫代硫酸钠溶于煮沸放冷的水中，加入0.2g碳酸钠，稀释至1000mL，临用前，用碘酸钾标定。标定方法：取10.0mL碘酸钾溶液置于250mL碘量瓶中，加水稀释至100mL，加1g碘化钾，再加5mL（1+5）硫酸，加塞，轻轻摇匀。置暗处放置5min，用硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色，加1mL淀粉溶液，继续滴定至兰色刚3450125.02322VVCOHOSNa44褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量。按下式计算硫代硫酸钠溶液浓度（mol/L）：式中，V3—硫代硫酸钠溶液消耗量，mL；V4—移取碘酸钾标准参考溶液量，mL；0.0125—碘酸钾标准参考溶液浓度，mol/L。(7)苯酚标准储备液：称取1.00g无色苯酚溶于水中，移入1000mL容量瓶中，稀释至标线。在冰箱内保存，至少稳定一个月。标定方法：吸取10.00mL苯酚储备液于250mL碘量瓶中，加水稀释至100mL，加10.0mL0.1mol/L溴酸钾-溴化钾溶液，立即加入5mL盐酸，盖好瓶塞，轻轻摇匀，在暗处放置10min。加入1g碘化钾，盖好瓶塞，再轻轻摇匀，在暗处放置5min。用0.0125mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加入1mL淀粉溶液，继续滴定至兰色刚好腿色，记录用量。同时以水代替苯酚储备液作空白试验，记录硫代硫酸钠标准溶液滴定用量。苯酚储备液的浓度由下式计算：式中，V1—空白试验中硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，mL；V2—滴定苯酚储备液时，硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，mL；V—取用苯酚储备液体积，mL；c—硫代硫酸钠标准溶液浓度，mol/L）；15.68—1/6苯酚摩尔质量，g/mol。（8）苯酚标准中间液（使用时当天配制）：取适量苯酚贮备液，用水稀释，配制成10µg苯酚/mL中间液。（9）苯酚标准使用液（使用时当天配制）：取适量苯酚中间液，用水稀释，配制成0.2µg苯酚/mL使用液。（10）缓冲溶液（pH约为10）：称取20g氯化铵溶于100mL氨水中，加塞，置冰箱中保存。（11）2%4-氨基安替比林溶液：称取4-氨基安替比林（C11H13N3O）2g溶于水，稀释至100mL，置于冰箱中保存。可使用一周。（12）8%铁氰化钾溶液：称取8g铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶于水，稀释至100mL，置于冰箱内保存，可使用一周。VcVVmLmg68.15/21）苯酚（45四、实验步骤1.标准曲线的绘制在9支50mL比色管中分别加入0.0、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、12.00、15.00、18.00mL浓度为10µg/mL的苯酚标准液，用水稀释至刻度。加0.5mL缓冲溶液，混匀，此时pH值为10.0±0.2，加4-氨基安替比林溶液1.0mL，混匀。再加1.0mL铁氰化钾溶液，充分混匀后，放置10min，立即在510nm波长处，以蒸馏水为参比，用2cm比色皿，测量吸光度，记录数据。经空白校正后，绘制吸光度对苯酚含量（µg/mL）的标准曲线。2.吸附实验取12只干净的100mL碘量瓶，分为A、B两组。分别在每个瓶内放入1.0g左右的沉积物样品A、B（称准到0.0001克，以下同）。然后按表17-1所给参数加入浓度为2000µg/mL的苯酚使用液和无酚水，加塞密封并摇匀后，将瓶子放入振荡器中，在25±1.0℃下，以每分钟150~175转的转速振荡8h，静置30min后，在低速离心机上以3000r/min速度离心5min，移出上清液10mL于50mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度，摇匀，然后移出数毫升（视平衡浓度而定）至50mL比色管中，用水稀释至刻度。按同绘制标准曲线相同步骤测定吸光度，从标准曲线上查出苯酚的浓度，并计算出苯酚的平衡浓度。表17-1苯酚加入浓度系列序号123456苯酚/mL13612.52025无酚水/mL24221912.550起始浓度C0/mg·L-180240480100016002000取上清液/mL2.001.001.001.000.500.50稀释倍数131.25262.5262.5262.5525525吸光度平衡浓度Ce/mg·L-1吸附量Q/mg·kg-146五、数据处理1.计算平衡浓度ce及吸附量Q：ce=c1×n式中，c0是起始浓度，mg/L；ce是平衡浓度，mg/L；c1是吸光度在工作曲线上查得的测量浓度，mg/L；n是溶液的稀释倍数；V是吸附实验中所加苯酚溶液的体积，mL；m是吸附实验所加底泥样品的量，g；Q是苯酚在底泥样品上的吸附量，mg/kg。2.利用平衡浓度和吸附量数据绘制苯酚在底泥上的等温吸附曲线。3.利用Freundlich方程Q=KCn，通过回归分析，求出方程中的常数K及n，比较两种底泥的吸附能力。六、思考题1.影响底泥对苯酚吸附系数大小的因素有哪些？2.底泥对有机污染物的吸附作用对预测其在水环境中的环境容量和自净能力有何意义？mVccQe)(0