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摘要[目的] 研究酵母球吸附水中对硝基苯胺的吸附热力学特征。[方法]测定pH、温度以及酵母空心球的用量对对硝基苯胺吸附行为的影响。[结果] 温度对硝基苯胺的平衡吸附量的影响不大，在小范围随温度的升高而降低。pH在2.0～8.0范围内，对硝基苯胺都有较高的吸附量。酵母球用量对对硝基苯胺的吸附在一定范围内呈正比，直至达到饱和。对硝基苯胺在酵母空心球上的吸附等温线都能很好地利用Freundlich方程进行拟合，吸附为放热反应且为优惠型吸附，其吸附行为为自发、放热的熵减少过程。[结论]空心球表面有大量的亲水性和疏水性基团。它的两亲属性和特定的化学官能团表明，它是一种潜在的优秀吸附剂。
关键词酵母空心球；对硝基苯胺； 吸附； 吸附热力学
中图分类号S182文献标识码A文章编号0517-6611（2014）14-04169-03
Study on Adsorption Behavior of Pnitroaniline from Aqueous Solution by Amphiphilic Hollow Carbonaceou Microspheres
GUAN Aimin，WU Qiang et al （Pharmacy Academy of Henan University， Kaifeng， Henan 475004）
Abstract[Objective] The research aimed to study the adsorption behavior of Pnitroaniline from aqueous solution onto Amphiphilic carbonaceous microspheres. [Method] The effects of pH，temperature and the amount of carbonaceous microspheres on adsorption behavior were investigated. [Result] Adsorption amount and temperature had little effects，and in a small range with the temperature raise and lower. PHCSs had higher adsorption capacity as pH in the range of 2.0-8.0. PHCSs dosage on the Pnitroaniline adsorption within a certain range proportion， until it reached saturation.The adsorption isotherms of Pnitroaniline appeared to be nonlinear and obeyed to Freundlich equation very wel1. [Conclusion] The amphiphilic property and the specific chemical composition of the PHCSs made them be an excellent potential sorbent.
Key words Amphiphilic carbonaceous microspheres； Pnitroaniline； Adsorption； Adsorption thermodynamics
酵母，作为酿造工业的副产物，被认为是工业有机废弃物，已引起极大的关注。有研究表明，这些酿酒酵母细胞可以通过温和的水热处理形成具有可控、细壳孔隙度的碳硅质微球（Porous hollow carbonaceous spheres，PHCSs）[1]。有趣的是，這些微球的表面覆盖着疏水性和亲水性官能团，被赋予了两亲特性。已有研究表明，酵母具有良好地吸附性，能很好地从污水中吸附金属镉[2]、铬[3]、放射性核素铯[4]以及有机污染物如苯酚[1]等，而对苯胺类有机物的吸附鲜有研究。PHCSs不仅能够很好地分散在水中，而且能很好地分散在氯仿、甲苯等极性溶剂中。另外，酵母球表面有很多化学官能团，如共轭的C=C双键和氧取代的C=C双键、羰基、羧基、羟基、醚和酯基团等。两亲属性和特定的化学官能团揭示酵母可能是潜在的优秀吸附剂。对硝基苯胺是一种重要的化工原料，又称冰染染料大红GG色基，主要用作偶氮染料中间体，也可用作分析试剂、医药中间体及用于合成染色剂黑色盐K。它的毒性比苯胺强，能引起血液中毒，损害肝脏、患皮肤湿疹及皮炎等症。
表2显示各个不同条件下吸附焓变均为负值，表明酵母空心球对对硝基苯胺吸附是放热过程，升高温度，不利于吸附。随着吸附量的增加，吸附焓变的绝对值降低，说明空心球的表面是不均匀的。
42卷14期关受民等酵母球吸附水中对硝基苯胺的行为研究3 结论与讨论
现有的对硝基苯胺类废水治理的方法主要有萃取法、氧化还原法、生物法、粉煤灰吸附法等[11]。这些方法或多或少都存在某些不足。由于缺乏有效的治理方法，许多生产对硝基苯胺的厂家对母液废水只进行简单处理后即排入水环境中。这不仅严重破坏生态环境，而且造成资源的浪费，不符合当今倡导的清洁生产与可持续发展的理念。利用酿造工业副产物酵母球，成本较低，具有一定的吸附能力。已有研究证明，它对环境中的污染金属和有机污染物苯酚等具有一定的吸附作用[1]。该研究证明了酵母球对对硝基苯胺的吸附特性。酵母空心球在水体环境的pH范围内是一种很好的吸附剂，等温吸附曲线符合Freundlich方程。对硝基苯胺在酵母空心球上的吸附量与温度负相关。吸附反应是一个放热反应，吸附反应为自发的熵减小过程。在酸性、中性条件下，酵母空心球对水中对硝基苯胺的吸附效果均良好，其吸附特征表现为单分子层吸附。经预处理的酵母球与新型吸附材料碳纳米管在形状和结构上有许多相似的地方。研究结果表明，吸附对硝基苯胺的行为及影响与耿成怀等[12]所研究碳纳米管吸附苯胺的行为及影响因素等结果比较接近。但是，酵母对对硝基苯胺要得到较高的吸附效果，其吸附所用时间较长，要12 h之久，而适用吸附剂一般1 h就够了，所以还需要找到更好的处理酵母的方法以满足需要。由此可知，酵母球是未来一种潜在的优秀吸附剂。该研究为利用酵母球对有机废水的净化处理提供理论和实践依据。 参考文献
[1] GUAN Z R，LI L，HE L L，et al.Amphiphilic hollow carbonaceous microspheres for the sorption of phenol from Water[J].Journal of Hazardous Materials，2011，196：270-277.
[2] 王战勇，张晶，苏婷婷.啤酒废酵母对镉子的吸附研究[J].生物学杂志，2007，24（2）：37-40.
[3] 张超，栾兴社，张维建，等.固定化啤酒废酵母对Cr6+吸附行为的研究[J].食品研究与开发，2013，34（4）：14-17.
[4] 陈灿，王建龙.酿酒酵母对放射性核素铯的生物吸附[J].原子能科学技术，2008，42（4）：308-312.
[5] 章思规.精细有机化学品技术手册[K].北京：科学出版社，1992：1383-1385.
[6] 奚旦立，孙裕生，刘秀英.环境监测[M].北京：高等教育出版社，1995：6.
[7] JIN X C.Chemistry of Organic Contaminants[M].Beijing：Tsinghua University Press，1990：287-306.
[8] PAYNE G F，MAITY N.Solute adsorption from water onto a “modified” sorbent in which the hydrogen binding site is protected from water.Thermodynamics and Separations[J].Ind Eng Chem Res，1992，31：2024-2033.
[9] BELL J P，TSEZOS M.Removal of hazardous organic pollutants by biomass adsorption[J].Water Pollution Control Federation，1987，59（4）：191-198.
[10] VON OEPEN B，KORDEL W，KLEIN W.Sorption of nonpolar and polar compounds to soils：Processes，measurement and experience with the applicability of the applicability of the modified OECD guideline[J].Chemosphere，1991，22：285-304.
[11] 沈曉莉，吴利霞.对硝基苯胺废水处理技术研究进展[J].化工生产与技术，2008，6（15）：49-52.
[12] 耿成怀，成荣明，徐学诚，等.碳纳米管对苯胺的吸附行为[J].应用化学，2004，21（7）：737-739.
关键词酵母空心球；对硝基苯胺； 吸附； 吸附热力学
中图分类号S182文献标识码A文章编号0517-6611（2014）14-04169-03
Study on Adsorption Behavior of Pnitroaniline from Aqueous Solution by Amphiphilic Hollow Carbonaceou Microspheres
GUAN Aimin，WU Qiang et al （Pharmacy Academy of Henan University， Kaifeng， Henan 475004）
Abstract[Objective] The research aimed to study the adsorption behavior of Pnitroaniline from aqueous solution onto Amphiphilic carbonaceous microspheres. [Method] The effects of pH，temperature and the amount of carbonaceous microspheres on adsorption behavior were investigated. [Result] Adsorption amount and temperature had little effects，and in a small range with the temperature raise and lower. PHCSs had higher adsorption capacity as pH in the range of 2.0-8.0. PHCSs dosage on the Pnitroaniline adsorption within a certain range proportion， until it reached saturation.The adsorption isotherms of Pnitroaniline appeared to be nonlinear and obeyed to Freundlich equation very wel1. [Conclusion] The amphiphilic property and the specific chemical composition of the PHCSs made them be an excellent potential sorbent.
Key words Amphiphilic carbonaceous microspheres； Pnitroaniline； Adsorption； Adsorption thermodynamics
酵母，作为酿造工业的副产物，被认为是工业有机废弃物，已引起极大的关注。有研究表明，这些酿酒酵母细胞可以通过温和的水热处理形成具有可控、细壳孔隙度的碳硅质微球（Porous hollow carbonaceous spheres，PHCSs）[1]。有趣的是，這些微球的表面覆盖着疏水性和亲水性官能团，被赋予了两亲特性。已有研究表明，酵母具有良好地吸附性，能很好地从污水中吸附金属镉[2]、铬[3]、放射性核素铯[4]以及有机污染物如苯酚[1]等，而对苯胺类有机物的吸附鲜有研究。PHCSs不仅能够很好地分散在水中，而且能很好地分散在氯仿、甲苯等极性溶剂中。另外，酵母球表面有很多化学官能团，如共轭的C=C双键和氧取代的C=C双键、羰基、羧基、羟基、醚和酯基团等。两亲属性和特定的化学官能团揭示酵母可能是潜在的优秀吸附剂。对硝基苯胺是一种重要的化工原料，又称冰染染料大红GG色基，主要用作偶氮染料中间体，也可用作分析试剂、医药中间体及用于合成染色剂黑色盐K。它的毒性比苯胺强，能引起血液中毒，损害肝脏、患皮肤湿疹及皮炎等症。
表2显示各个不同条件下吸附焓变均为负值，表明酵母空心球对对硝基苯胺吸附是放热过程，升高温度，不利于吸附。随着吸附量的增加，吸附焓变的绝对值降低，说明空心球的表面是不均匀的。
42卷14期关受民等酵母球吸附水中对硝基苯胺的行为研究3 结论与讨论
现有的对硝基苯胺类废水治理的方法主要有萃取法、氧化还原法、生物法、粉煤灰吸附法等[11]。这些方法或多或少都存在某些不足。由于缺乏有效的治理方法，许多生产对硝基苯胺的厂家对母液废水只进行简单处理后即排入水环境中。这不仅严重破坏生态环境，而且造成资源的浪费，不符合当今倡导的清洁生产与可持续发展的理念。利用酿造工业副产物酵母球，成本较低，具有一定的吸附能力。已有研究证明，它对环境中的污染金属和有机污染物苯酚等具有一定的吸附作用[1]。该研究证明了酵母球对对硝基苯胺的吸附特性。酵母空心球在水体环境的pH范围内是一种很好的吸附剂，等温吸附曲线符合Freundlich方程。对硝基苯胺在酵母空心球上的吸附量与温度负相关。吸附反应是一个放热反应，吸附反应为自发的熵减小过程。在酸性、中性条件下，酵母空心球对水中对硝基苯胺的吸附效果均良好，其吸附特征表现为单分子层吸附。经预处理的酵母球与新型吸附材料碳纳米管在形状和结构上有许多相似的地方。研究结果表明，吸附对硝基苯胺的行为及影响与耿成怀等[12]所研究碳纳米管吸附苯胺的行为及影响因素等结果比较接近。但是，酵母对对硝基苯胺要得到较高的吸附效果，其吸附所用时间较长，要12 h之久，而适用吸附剂一般1 h就够了，所以还需要找到更好的处理酵母的方法以满足需要。由此可知，酵母球是未来一种潜在的优秀吸附剂。该研究为利用酵母球对有机废水的净化处理提供理论和实践依据。 参考文献
[1] GUAN Z R，LI L，HE L L，et al.Amphiphilic hollow carbonaceous microspheres for the sorption of phenol from Water[J].Journal of Hazardous Materials，2011，196：270-277.
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[10] VON OEPEN B，KORDEL W，KLEIN W.Sorption of nonpolar and polar compounds to soils：Processes，measurement and experience with the applicability of the applicability of the modified OECD guideline[J].Chemosphere，1991，22：285-304.
[11] 沈曉莉，吴利霞.对硝基苯胺废水处理技术研究进展[J].化工生产与技术，2008，6（15）：49-52.
[12] 耿成怀，成荣明，徐学诚，等.碳纳米管对苯胺的吸附行为[J].应用化学，2004，21（7）：737-739.