底泥对酚的吸附

底泥对苯酚的吸附作用
底泥/悬浮颗粒物是水中污染物的源和汇。

水体中有机污染物的迁移转化途径很多，如挥发、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。

本实验以两种不同组成的底泥为吸附剂，吸附水中的苯酚，测出吸附等温线后，用回归法求出底泥对苯酚的吸附常数，比较它们对苯酚的吸附能力。

一、实验目的
1. 绘制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。

本实验采用4-氨基安替比林法测定苯酚。

即在pH 10.0 ± 0.2介质中，在铁氰化钾存在下，苯酚与4-氨基安替比林法反应，生成的吲哚酚安替比林染料，其水溶液在波长510 nm处有最大吸收。

用2 cm比色皿测量时，苯酚的最低检出浓度为0.1 mg/L。

三、仪器与试剂
1. 仪器
(1) 恒温调速振荡器。

(2) 低速离心机。

(3) 可见光分光光度计。

(4) 碘量瓶：150mL。

(5) 离心管：25mL。

(6) 比色管：50mL。

(7) 移液管：2mL，5mL，10mL，20mL。

2．试剂
(1) 无酚水：于1L水中加入0.2 g经200℃活化0.5 h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。

本实验应使用无酚水。

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。

(2) 淀粉溶液：称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，加沸水至100 mL，冷却，置冰箱保存。

(3) 溴酸钾—溴化钾标准参考溶液（c
1/6KBrO3
= 0. 1mol/L）称取2.784 g 溴酸钾溶于水中，加入10g溴化钾，使其溶解，移入1000 mL容量瓶中，稀释至标线。

(4) 碘酸钾标准参考溶液（c
1/6KIO3
=0.0125 mol/L）称取预先在180℃烘干的碘酸钾0.4458 g溶于水中，移入1000 mL容量瓶中，稀释至标线。

(5) 硫代硫酸钠标准溶液（cNa
2S
2
O
3
≈0.0125 mol/L）：称取3.1 g硫代硫酸
钠溶于煮沸放冷的水中，加入0.2 g碳酸钠，释释至1000 mL ,临用前，用碘酸钾标定。

标定方法：取10.0 mL碘酸钾溶液置于250 mL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5 min，用硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色，加1 mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚褪去为止，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）：
34
5
0125
.0
2
3
2
2V V
c
O
H
O
S
Na
⨯=
⋅
式中： V
3
——硫代硫酸钠溶液消耗量，mL ；
V
4
——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。

(6) 苯酚标准储备液：称取1.00 g 无色苯酚溶于水中，移入1000 mL 容量瓶中，稀释至标线。

在冰箱内保存，至少稳定1个月。

标定方法：吸取10.00 ml ，苯酚储备液于250 mL 碘量瓶中，加水稀释至100mL ，加10.0 mL 0.1 mol/L 溴酸钾—溴化钾溶液，立即加入5 mL ，盐酸，盖好瓶塞，轻轻摇匀，在暗处放置10 min 。

加入1 g 碘化钾，盖好瓶塞，再轻轻摇匀，在暗处放置5 min 。

用0.0125 mol/L 硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加入1mL 淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去，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：
()V
c V V 68
.1521⨯⨯-=
苯酚ρ
式中：ρ
苯酚
——苯酚储备液的浓度mg/mL;；
V 1 ——空白试验中硫代硫酸钠标准溶液滴定用量，mL; V 2 ——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 。

(7) 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/mL 苯酚中间液。

(8) 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2μg/mL 苯酚使用液。

(9) 缓冲溶液（pH 约为10）：称取20 g 氯化铵溶于100 mL 氨水中，加塞，置冰箱中保存。

(10) 2% 4-氨基安替比林溶液：称取4-氨基安替比林（C 11H 13N 3O ）2g 溶于水，稀释至100 mL ，置于冰箱中保存。

可使用1周。

(11) 8%铁氰化钾溶液：称取8g 铁氰化钾｛K 3[Fe(CN)6]｝溶于水，稀释至100 mL 。

置于冰箱内可保存1周。

四、 实验步骤
1. 标准曲线的绘制
在9支50 mL 比色管中分别加入0.0、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、
12.00、15.00、18.00 mL 浓度为10μg /mL 的苯酚标准液，用水稀释至刻度。

加0.5 mL 缓冲溶液，混匀。

此时pH 为10.0 ± 0.2，加4-氨基安替比林溶液1.0mL ，混匀。

再加1.0 mL 铁氰化钾溶液，充分混匀后，放置10 min ，立即在510nm 波长处，以蒸馏水为参比，用2 cm 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150 mL 碘量瓶，分为A 、B 两组。

分别在每个瓶内放入1.09左右的沉积物样品A 、B （称准到0.0001g ，以下同）。

然后按表6—l 所给数量加入浓度为2000μg/L 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150～175 r/min 的转速振荡8h ，静置30 min 后，在低速离心机上以3000 r/min 速度离心5 min ，移出上清液10 mL 至50 mL 容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，然后移出数毫升（视平衡浓度而定）至50 mL 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6—1苯酚加入浓度系列
五、 数据处理
1. 计算平衡浓度（ρe ）及吸附量（Q ）：
n e ⨯=1ρρ
()1000
0⨯⨯-=
W V
Q e ρρ
式中：ρ0——起始浓度，μg /mL ； ρe ——平衡浓度，μg /mL ；
ρ1——在标准曲线上查得的测量浓度，μg /Ml ；
n——溶液的稀释倍数；
V——吸附实验中所加苯酚溶液的体积，mL ；
W——吸附实验所加底泥样品的量，g；
Q——苯酚在底泥样品上的吸附量，mg/g。

2. 利用平衡浓度和吸附量数据绘制苯酚在底泥上的吸附等温线。

1/n，通过回归分析求出方程中的常数K及n，比较两种底3. 利用吸附方程Q＝K
ρ
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. 哪种吸附方程更能准确描述底泥对苯酚的等温吸附曲线？。