染料广泛应用于纺织、印刷、制纸和皮革等工业中(Kertèsz et al.,2014)，继而产生大量染料废水。此类废水成分复杂、难以生物降解、毒性高，若直接排入水体，可在生物链中积累，进入人体后，可导致肾功能障碍、神经系统受损等，造成不可逆转的伤害(Subash et al.，2013)，因此对废水进行分离富集处理十分必要。

常见处理染料废水方法包括过滤(Nikooe et al,2017)、电化学(Hu et al.，2016)、吸附(Ozbay et al.,2015)等。在这些方法中，吸附法因操作性强、效率高、经济性高等优势而被广泛研究。农作物组织(Njoku et al.，2014)、活性炭(Li et al.,2013)、石墨烯(Fan et al.,2013)、黏土(Anirudhan et al.,2015)等均是可能的染料吸附剂。膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的层状硅酸盐黏土，层间富含可交换的阳离子。采用插层方式改性膨润土可增加或改变膨润土吸附能力(Sreedharan et al.,2013；张志宾等，2013)。本研究利用阳离子表面活性剂对膨润土进行柱撑，用以分离水相中阴离子染料。

本研究制备了十六烷基三甲基溴化铵柱撑膨润土(CetylTrimethyl Ammonium Bromide-Bentonite，简称CTABB)，采用SEM、FT-IR、XRD等手段对其形貌、物理化学结构进行了表征。以阴离子染料刚果红为污染物，考察了pH、震荡时间、温度、刚果红初始浓度等因素对CTABB吸附刚果红的影响，重点探讨了吸附动力学、等温线、热力学行为。

1 材料与方法

1.1 实验试剂与仪器

主要试剂。十六烷基三甲基溴化铵(AR)、氯乙酸(AR)、乙酸钠(AR)、刚果红(AR)、硝酸钠(AR)、盐酸(AR)、氢氧化钠(AR)等购自阿拉丁试剂公司，钠基膨润土(CEC= 100 mmol/100g)购自浙江丰虹粘土化工有限公司。

主要仪器。BSA224S型电子天平(德国Sartorius公司)，PB-10型pH计(德国Sartorius公司)、721E型紫外可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司)，TG16-WS型台式高速离心机(湘仪仪器开发有限公司)，D8 Advance型X射线衍射仪(德国BrukerAXS公司)， NicoletTM iSTM 5型傅立叶变换红外光谱仪(美国Thermo Fisher公司)，ZWYR-211D型恒温震荡箱(上海智城分析仪器制造有限公司)。

1.2 CTABB吸附剂制备

在1%钠基膨润土悬浊液中缓慢加入一定量的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液，升温至353 K，强烈搅拌24 h后过滤、洗涤、353 K烘干、研磨过200目筛，得十六烷基三甲基溴化铵柱撑膨润土(CTABB)。

(1)根据区域持续旱情发展状况，以及引用两种基础数据的结果差异，选定双城市、北林区、兰西县、肇州县为旱情校验区域，按照监测像元旱情分布，在各市县选三个旱情程度点，将同化数据6 km像元内套入1 km像元遥感监测结果，以校验点村屯、道路及地块分布进行实地确认、取样。通过分组验证和校核分析结果表明，21个测点中采用地面墒情数据法符合率为85.7%。

采用非线性曲线方式拟合实验数据，计算出动力学模型参数(表1)。准二级动力学模型相关系数R2为0.988，大于准一级动力学模型，表明吸附符合准二级动力学模型，说明化学吸附控制吸附进程。准二级动力学模型初始速率常数h根据公式h=k2qe2计算为9.828 mg/(g·min)。

1.3 吸附实验

图1 钠基膨润土和CTABB的扫描电镜图，红外谱图和X射线衍射谱图 Fig.1 SEM images, FT-IR spectra, XRD patterns of Na-Bentonite and CTABB a.钠基膨润土的扫描电镜图；b. CTABB的扫描电镜图； c.钠基膨润土和 CTABB的红外谱图；d.CTABB和钠基膨润土的X射线衍射谱图

称取一定量CTABB置于25 mL一定浓度的刚果红溶液中，将混合液放入ZWYR-211D型恒温震荡箱中，震荡一定时间后，转移至TG16-WS型台式高速离心机，在8 000 r/min下离心10 min，取上清液，采用721E型紫外可见分光光度计，在497 nm下测其吸光度。计算刚果红去除率(R)和吸附量(qe)：

旅游业是一项关联度极强的经济产业，需要政府的大力扶持。商城县政府对旅游业发展的引导主要体现在对旅游业相关政策与法规的制定上，从战略高度提出一些针对旅游业发展过程中具体存在问题的解决方案，最终形成一套科学完备并有利于实施的政策保障体系。

(1)

(2)

溶液初始pH会影响染料和吸附剂的化学性质，本研究考察了初始pH(4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0)对吸附行为的影响(图2)。当pH由4.0增加至9.0时，CTABB对刚果红的吸附率从68.28%下降至48.36%。在考察的pH范围内，CTABB的吸附能力显著高于钠基膨润土。这是因为十六烷基铵正离子通过离子交换方式进入膨润土层间，扩大了后者层间距，有利于刚果红阴离子进入层间；另一方面刚果红的磺酸根离子与CTAB中铵离子发生强静电引力，也有助于吸附。

式中，k1(min-1)和k2(g·mg-1·min-1)分别为准一级动力学和准二级动力学模型的吸附速率常数；qt为t时吸附量(mg/g)，qe为平衡吸附量(mg/g)。

2 结果与讨论

2.1 SEM，XRD，FT-IR表征

图1a和图1b分别为钠基膨润土和CTABB扫描电子显微镜图谱。钠基膨润土是表面较平整的块状结构，而CTABB是表面粗糙的片层结构，说明CTAB增大了钠基膨润土的层间距，提高分散性。

易非已不再那么讨厌他了，在那个家里，人人都觉得她是强者，所以没有人关心她，反而是在单位，敏之姐和戴主任，总是有意无意地表示很关心她。——难得有人对自己好，为什么要反感呢？就像卖火柴的小女孩，连火柴发出的微微热量，她都觉得很温暖。

图1c为钠基膨润土和CTABB红外谱图。在1 645 cm-1处吸收峰为钠基膨润土晶格中结晶水的弯曲振动峰(Jo et al.,2015)，但CTABB吸收峰强度较弱，原因是CTAB增强了膨润土的疏水性，导致O—H间缔合力减小；2 918 cm-1、2 849 cm-1处吸收峰是C—H伸缩振动峰(Pan et al.,2015)，1 377 cm-1处为C—H弯曲振动峰；1 521 cm-1指认为N—H弯曲振动峰(Trivedi et al.,2016)，1 468 cm-1处为RNH3+特征峰，证实了CTAB柱撑入蒙脱土层间。

图1d为CTABB和钠基膨润土的X射线衍射谱图。CTABB谱图在2θ=4.636°处存在较强的d001衍射峰，计算出CTABB层间距为1.905 nm，大于钠基膨润土的1.491 nm。

2.2 pH对吸附的影响

式中，C0和Ce分别为刚果红初始浓度和平衡浓度(mg/L)，m为吸附剂质量(g)，V为刚果红溶液体积(L)。

采用Langmuir和Freundlich模型对吸附过程进行拟合，等温参数见表2。Langmuir模型拟合的相关系数R2比Freundlich模型的更接近于1.0，同时，Langmuir模型的qm值为819.83 mg/g，非常接近于实验值811 mg/g，该结果表明CTABB吸附刚果红过程符合Langmuir等温模型。

图2 pH对CTABB吸附刚果红的影响 Fig.2 Effect of pH on the adsorption of congo red onto CTABB m= 0.01 g，V= 25 mL，C0= 400 mg/L,震荡时间t=600 min，T=298 K

2.3 吸附剂用量对吸附的影响

CTABB用量(10～200 mg)对刚果红去除率的影响见图3。当用量由10 mg增加至90 mg时，供刚果红吸附的位点增加，刚果红去除率从57.40%增加至99.65%；当用量继续增加，虽然总吸附位点增加，但刚果红初始浓度一定，去除率维持在99.5%附近。

图3 CTABB用量对CTABB吸附刚果红的影响 Fig.3 Effectof adsorbent dosage on the adsorption of congo red onto CTABB pH=7，V=25 mL，C0=400 mg/L,震荡时间t=600 min，T= 298 K

2.4 震荡时间对吸附的影响

震荡时间对CTABB吸附刚果红的影响结果如图4所示。随震荡时间增加，CTABB对刚果红的吸附量先快速增加，后增长速度减缓，吸附达到动态平衡。这是因为在吸附初期，CTABB吸附位点充足且固液界面处刚果红浓度梯度较大，导致吸附速率较快；随时间延长，有效吸附位点减少，且刚果红浓度梯度减小，吸附速率变慢，达到动态平衡。为阐明吸附动力学，采用准一级动力学模型(式3)和准二级动力学模型(式4)拟合实验数据(Fu et al.,2015)。

温度对CTABB吸附刚果红的影响(图6)。随温度升高，去除率降低，表明升高温度不利于吸附。根据Claeyron-Clausius方程ln(qe/Ce) = ΔS/R-ΔH/RT(其中R为气体常数8.314 J/(mol·K)，T为绝对温度(K))，以ln(qe/Ce)对1/T作图，线性拟合(图7)，依斜率和截距求出ΔH和ΔS，根据方程ΔG=ΔH-TΔS求ΔG(Wang et al.,2015)，结果列于表3。

qt=qe×(1-e-k1t)

(3)

(4)

城市固体废弃物的高增长率[1]及其对环境的污染问题引起了社会的广泛关注。我国城市固体废弃物清运量从2010年的1.58亿t增长到了2016年的2.15亿t，且每年以大约10%的增长率在快速增长，对社会可持续发展造成了严重的威胁[2]。同时，值得注意的是城市固体废弃物中有较多含氯（Cl）物质，如厨余垃圾和废塑料等，在热化学转化过程中极易产生HCl气体[3]和二噁英类物质[4]，不仅会加速锅炉设备管道腐蚀[5]，而且释放的HCl气体进入大气极易形成酸雨[6]，损耗平流层臭氧[7]，对环境造成二次污染，危害人类健康。因此，对城市固体废弃物中氯化物种类和 Cl含量的分析检测变得尤为重要。

“我是老大，下面还有两个妹妹，一个弟弟，我妈没抽大烟的时候，我也不比那些女学生差，也上过好学校，我上过一年教会学校。”

表1 CTABB吸附刚果红的动力学参数

Table 1 Kinetics parameters of the adsorption of congo red onto CTABB

准一级动力学模型准二级动力学模型k1/min-1qe/(mg·g-1)R2k2/(g·(mg·min)-1)h/(mg·(gmin)-1)qe/(mg·g-1)R20.013542.510.9712.5E-59.8286270.988

图4 震荡时间对CTABB吸附刚果红的影响 Fig.4 Effect of shaking time on the adsorption of congo red onto CTABB pH=7，V=25 mL，C0=400 mg/L，m=0.01 g，T=298 K

2.5 刚果红初始浓度对吸附的影响

表2 CTABB吸附刚果红等温模型参数

Table 2 Isothermal parameters of the adsorption of congo red onto CTABB

Langmuir模型Freundlich模型qm/(mg·g-1)KL/(L·mg-1)R2KF/(mg·g-1)nR2819.830.0180.9481704.490.929

刚果红平衡浓度Ce与其在CTABB上平衡吸附量qe的关系见图5。随平衡浓度增加，qe快速增加后维持在811 mg/g附近。根据Gibbs溶液吸附等温线分类，CTABB吸附刚果红属于L2型等温线，可采用Langmuir和Freundlich模型进行拟合。Langmuir模型假设吸附剂表面均一，一个位点只能容纳一个吸附质(Zheng et al.,2014)，公式如下：

(5)

式中，Ce是平衡时吸附质的浓度(mg/L)，qe是平衡时吸附剂对吸附质的吸附量(mg/g)；qm是吸附剂对吸附质的最大吸附量(mg/g)，KL是Langmuir常数，指示吸附剂与吸附质的亲和力(L/mg)。

图5 CTABB吸附刚果红等温线 Fig.5 Isotherms of the adsorption of congo red onto CTABB pH=7，V=25 mL，m=0.01 g，T=298 K，震荡时间t=600 min

Freundlich模型是一个经验公式，常适用于物理性的多层吸附(Li et al.,2015)。

(6)

其中KF为Freundlich吸附容量参数(mg/g)，n是吸附指数。

地区生产总值(GDP)对碳排放的影响。本文采取化石燃料产生的二氧化碳计算碳排放，而化石燃料占广东省一次能源消费总量的80%左右，能源消费总量又是地区生产总值必不可少的重要投入，所以碳排放与地区生产总值有着重要的相关关系。一般来说，地区生产总值越高，一次能源消费总量也越高，相应碳排放数量也越高，即地区生产总值与碳排放数量成正比的关系。

2.6 温度对吸附的影响

使用MATLAB软件对的政府与开发商、政府与购房者两个模型进行演化模拟仿真，通过对被动房建设推广中增量成本部分的仿真，体现预测的激励政策的作用效果，对模拟结果进行分析，为政府在被动房推广过程中采取的激励政策及其可能效果提供参考。

图6 温度对CTABB吸附刚果红的影响 Fig.6 Effect of temperature on the adsorption of congo red onto CTABB pH=7，V=25 mL，m=0.01 g，C0=400 mg/L,T=298 K，震荡时间t=600 min

图7 ln(qe/Ce)与1/T拟合 Fig.7 ln(qe/Ce) vs. 1/T 表3 CTABB吸附刚果红的热力学参数 Table 3 Thermodynamics parameters of the adsorption of congo red onto CTABB

ΔS/(J·(mol-1·K)-1)ΔH/(kJ·mol-1)ΔG/(kJ·mol-1)298K303K308K313K318K35.8313.632.952.772.592.412.24

由表3可知，ΔS大于零，表示CTABB吸附刚果红是熵增过程；ΔH大于零，表明吸附是放热过程，升高温度不利于吸附；ΔG大于零，表明吸附为非自发过程，且随温度升高，ΔG绝对值减少，这与温度升高吸附量减少现象相符；ΔH小于40 kJ/mol，且ΔG随温度变化较小，说明吸附为物理过程，熵增大是该吸附的推动力。

3 结论

(1)CTABB吸附刚果红的去除率随pH增加而减少。

评估方法：计算规划期末户均配变容量，并与上一年户均配变容量实绩值进行比对，对降低的情况进行原因分析，提出解决建议和规划方案。

(2)CTABB吸附刚果红过程符合准二级动力学模型，吸附速率由化学过程控制。

(3)吸附符合Langmuir等温模型，CTABB对刚果红吸附量较大，理论最大吸附量达819.83 mg/g。

(4)热力学研究表明CTABB对刚果红吸附为物理吸附，熵增大是该吸附的推动力。

参考文献

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