摘要：采用活性炭為吸附劑，強制強制分散下對偶氮染料甲基橙進行了脫色實驗。分散比較了強制分散下不同粒徑、活性投加量、炭對曝氣量以及甲基橙初始濃度對活性炭吸附脫色效果的甲基影響。結果表明：強制分散活性炭對甲基橙脫色具有顯著的橙脫作用。同時活性炭的研究粒徑越小，曝氣量越大，強制甲基橙脫色效果越好，分散所用的活性時間越短。

關鍵詞：強制分散 活性炭 甲基橙 脫色

活性炭具有發達的炭對空隙結構，巨大的甲基比表面積，是橙脫常規水處理中最常用的吸附劑[1]。然而活性炭的研究吸附效果取決于活性炭的粒度和分散程度，生產中往往忽視活性炭的強制分散程度對吸附效果的影響，使活性炭的吸附效果得不到充分的發揮。本文采用曝氣強制分散方法研究了活性炭對甲基橙溶液的脫色效果的影響。

1 儀器與試劑

實驗裝置如圖1所示，反應器的容積為1升。 7520型紫外可見分光光度計（上海分析儀器廠）；HGX-180型空壓機；ZB-10玻璃轉子流量計（武漢流量儀表廠）；活性炭（圓柱狀活性炭，粒徑約為1毫米），將活性炭在球磨機中研磨，然后分離出不同粒徑活性炭，水洗烘干后備用；甲基橙（分析純，天津市化學試劑一廠）。

1.曝氣機，2.空氣轉子流量計，3.布氣裝置， 4.反應器壁，5.取樣口

圖1 反應裝置

2 實驗與分析方法

2.1 實驗方法

配制一定濃度的偶氮染料甲基橙水溶液，取一升溶液倒入反應器中，打開空壓機，調節流量后，加入一定量的活性炭，反應開始后，定時取樣。取樣后立即過濾，使反應停止，將濾液在465nm處測定吸光度，來評價在不同條件下活性炭的吸附效果。

2.2 分析方法

首先做甲基橙濃度-吸光度的工作曲線，由過濾后水樣的吸光度來計算染料甲基橙的濃度。色度的剩余率（％）＝C/C0×100%＝A/A0×100%，式中，C0：染料甲基橙溶液的初始濃度，C：反應后染料甲基橙的濃度，A0：染料甲基橙的初始吸光度，A：反應后染料甲基橙的吸光度。

3 結果與討論

3.1 不同粒徑活性炭對甲基橙吸附效果的影響

為了考察實體系中粒徑對甲基橙脫色效果的影響，分別進行了五個不同粒徑級別活性炭吸附實驗。實驗在pH=7，活性炭投加量為6 g/L，曝氣量為1 m³/h，甲基橙的初始濃度為30 mg/L 條件下進行實驗，結果如圖2所示。從圖中可以看出的活性炭的粒徑對甲基橙溶液吸附效果有很大的影響。隨著粒徑的減小，甲基橙溶液的脫色率越來越高。粒徑從20目到50目這個范圍內，甲基橙的脫色效果變化最為明顯。這是由于活性炭的顆粒越小，比表面積迅速的增大，這樣與污染物的接觸機會就越大，吸附就加快。但是活性炭的顆粒過小，沉降速度變慢，混合液難以分離，同時活性炭難以回收利用，因此的最佳的粒徑是100目。

圖2　不同粒徑活性炭對甲基橙吸附效果的影響

3.2 不同的曝氣量對甲基橙吸附效果的影響

活性炭的粒徑為100目，投加量為6 g/L，pH=7，甲基橙的初始濃度為30m g/L 條件下進行不同曝氣量（0.25 m³/h，0.5 m³/h，1 m³/h，2 m³/h）對甲基橙脫色效果的影響如圖3所示。從圖中可以看出隨著曝氣量的增加，甲基橙的脫色率逐漸增加。這是有于曝氣量的增加，活性炭的分散程度增大，活性炭與污染物接觸的機會增大，因此活性炭吸附效果就增加。但是到一定程度后，脫色效果的增加不是很明顯，流量從1 m³/h到2 m³/h，活性炭的脫色率增加緩慢。原因可能是活性炭的分散程度達到最大，增加曝氣量作用開始變小，從經濟性的角度考慮，此實驗條件下最佳的曝氣流量為1 m³/h。

圖3　不同的曝氣量對甲基橙吸附效果的影響

3.3 不同投加量對甲基橙吸附效果的影響

　　在pH=7，曝氣量為1m³/h，甲基橙的初始濃度為30m g/L條件下進行了不同投加量（2，4，6 g/L）實驗。實驗結果如圖4所示，圖中反應脫色率隨時間變化的趨勢說明，反應時間是影響脫色效果的重要因素。在本實驗系統中，活性炭并不影響甲基橙的最終脫色率。但是在相同時間點的脫色率隨活性炭的投加量增大而增大。因此活性炭的投加量也是影響反應脫色反應速率的重要因素，增加投加量可以有效縮短反應時間。

圖4　不同投加量對甲基橙吸附效果的影響

3.4 不同初始濃度對甲基橙吸附效果的影響

對染料甲基橙的初始濃度分別為120，75，50，30 mg/L情況下，pH=7，曝氣量為1m³/h，活性炭的投加量為6 g/L條件下進行了甲基橙脫色效果的比較，實驗結果如圖5所示。從圖中可以看出，脫色率隨染料初始濃度的升高而降低，在最開始的5min內，脫色速率最大，然而隨著時間的延長，曲線變得逐漸變的平緩，這是由于開始活性炭的比表面積大，甲基橙往活性炭表面遷移的速率大，隨著活性炭吸附性能變弱，同時甲基橙濃度變小，反應速率變慢。

圖5　不同初始濃度對甲基橙吸附效果的影響

3.5 強制分散與靜態對甲基橙吸附效果的比較

在性炭粒徑為100目，投加量為6 g/L，pH=7，甲基橙的初始濃度為30mg/L條件下分別進行了曝氣強制分散和靜態吸附對甲基橙脫色的實驗。實驗結果如圖-6所示。從圖中可以看出強制分散下的活性炭吸附比靜態吸附有更高的脫色效果和較短的用時。這是由于強制分散下的活性炭有更多的機會和污染物接觸，同時克服了活性炭之間的自凝聚現象，因此有利于更好的發揮活性炭吸附性能。