废弃茶叶渣吸附甲醛的研究

卢绮静，何志昌，梁奇峰

（嘉应学院化学与环境学院，广东

梅州514015）

摘

要：茶叶是一种具有高度发达的孔隙构造。利用茶叶的这种特殊性能，可以用来吸附甲醛。利用甲醛与乙酰丙酮生成稳

定的黄色化合物，在414nm 波长下测定其吸光度，测定茶叶渣中所吸附的甲醛的含量。本文探讨乙酰丙酮分光光度法测定甲醛的条

件，测定了不同的条件下茶叶渣在对甲醛的吸收情况，得到茶叶渣吸附甲醛的较好条件。

关键词：茶叶渣；甲醛；乙酰丙酮分光光度法

Investigation of Adsorption of Formaldehyde by Waste Tea Leaves

LU Qi －jing ，HE Zhi －chang ，LIANG Qi －feng

（School of Chemistry and Environment ，Jiaying University ，Guangdong Meizhou 514015，China ）

Abstract ：Tea leaves was a kind of porous material with sophisticated pore structure．Formaldehyde can be adsorbed by waste tea leaves because of their special properties．A yellow compound could be got with formaldehyde and acetylace-tone which had maximum absorption at 414nm．The absorption was linearly proportional to the concentration of formalde-hyde and formaldehyde in waste tea leaves was determined by this way．The conditions of acetylacetone spectrophotometry to determine formaldehyde were discussed．The content of formaldehyde in waste tea leaves under different conditions was detected．

Key words ：waste tea leaves ；formaldehyde ；acetylacetone spectrophotometry

作者简介：卢绮静（1990－），女，嘉应学院化学与环境学院08级在读本科生。

通讯作者：梁奇峰（1973－），男，副教授，主要从事仪器分析的教学和科研工作。E －mail ：mzlqf@jyu．edu．cn

饮茶文化在中国有着悠久的历史，中国人的日常生活离不开茶，

中国每年的茶叶产量达100万t 以上，在2008年茶叶产量和消费量已赶超印度，成为“世界第一”。但是，人们大多将饮用

后的茶渣直接倒掉，造成了巨大的资源浪费。茶叶是一种多孔性的含炭物质，它具有高度发达的孔隙构造，茶叶的多孔结构为

其提供了大量的表面积，

能与杂质充分接触，而且孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力，从而将杂质吸引到孔径中。茶叶对废水中重金属的吸附研究起始于上世纪80年代，截至目前，这方面的研究已经有很多先例，如绿茶对金离子的吸附和解吸、

茶叶捕集金银等金属离子和茶叶纤维对Cu 2+

的吸附性能研究等［1－4］

。但是到目前为止，大多数学者都只是研究茶叶对离子的吸附，

较少研究茶叶对气体分子的吸收情况。而茶叶对有毒的气体甲醛的吸附研究，都是用原茶进行吸附实验。本文用饮茶后的茶叶渣吸附甲醛，探索了乙酰丙酮分光光度法测定的甲

醛含量的条件

［5－8］

，测定了茶叶渣吸附的甲醛含量，取得的结果对于废弃茶叶渣的回收和再利用有一定的指导意义。

实验部分

1．1

仪器和试剂

1．1．1仪器

722sp 型紫外分光光度计，上海棱光技术有限公司；JY5002型电子天平，上海上平仪器公司；DHG —9140A 型电热恒温鼓风

干燥器，上海基玮试验仪器设备有限公司；HH —6型数显恒温水浴槽，上海梅香仪器有限公司。1．1．2试剂

甲醛、

乙酰丙酮、淀粉、碘、碘化钾、乙酸铵、冰醋酸（以上试剂均为分析纯），广州光华化学厂；二次蒸馏水。

1．2溶液的配制

乙酰丙酮显色剂：取25．00g 乙酸铵，3mL 冰醋酸，0．4mL 乙酰丙酮溶液溶于100mL 二次蒸馏水中，充分溶解后，储存于干净的棕色瓶中，备用。

甲醛储备液：吸取0．10g 37% 40%甲醛溶液于500mL 的容量瓶中，加水稀释至刻度，定容，备用。

甲醛标准使用液：取甲醛储备液10．00mL 于250mL 容量瓶中，加二次蒸馏水稀释至刻度，充分摇匀，静置。用0．04886moL/L 的I 2标准溶液滴定，该甲醛标准使用液浓度为11．74mg/L 。

1．3茶叶渣的制备

选取一定质量的茶叶（市售，福建玉田茶厂），用沸水多次浸

泡，

至茶汤颜色接近无色。滤去溶液，取茶叶渣，在150ħ的烘箱中烘干2h 。将烘干后的茶叶渣粉碎，置于干净的干燥器内，保存备用。

1．4实验方法

称取0．50g 烘干后的茶叶渣于锥形瓶中，加入适量过量的

甲醛溶液，盖上表面皿，置于一定温度下，反应一定时间。过滤，取滤液，加入2．00mL 乙酰丙酮显色剂，静置60min 后，于414nm 波长处，用1cm 比色皿，以空白试剂为参比，测定溶液吸

·031·广州化工2011年39卷第14期

光度。根据甲醛吸光度与浓度的标准工作曲线，计算出茶叶渣中吸附的甲醛含量。

结果与讨论

2．1

测定波长的选择

取3支20mL 的比色管，分别加入10．00mL 甲醛标准使用

液，再分别加入乙酰丙酮显色剂0．50mL ，1．00mL ，1．50mL ，室

温下静置60min ，

分别测定410 420nm 处的吸光度，绘制吸光度－波长的关系图

。

图1

甲醛吸收曲线

从图1我们可以看出，在波长为414nm 时测出的吸光度为

最大值，

从实验的最佳条件来看，应选择414nm 为甲醛吸收的最佳测定波长。

2．2显色剂的最佳用量

取10支20mL 的比色管，分别加入10．00mL 甲醛标准使用

液，

再分别加入乙酰丙酮显色剂1．00mL ，1．50mL ，2．00mL ，2．50mL ，3．00mL ，3．50mL ，4．00mL ，4．50mL ，5．00mL ，于414nm 波长处，1cm 比色皿，以空白试剂为参比，充分摇匀，于

室温下静置60min 后，

测定其吸光度，绘制吸光度－时间曲线

。图2显色剂用量的影响

从图2可以看出，乙酰丙酮显色剂为2．00mL 时，吸光度达

到最大值，

从实验条件来看，乙酰丙酮显色剂的用量应以2．00mL 为宜，在达到显色终点之前的几分钟，就应迅速测定溶液的吸光度。

2．3标准工作曲线的绘制

取6个10mL 的容量瓶，分别加入1．00mL 、

2．00mL 、3．00mL 、4．00mL 、5．00mL 、6．00mL 的甲醛标准使用液，再加入2．00mL 乙酰丙酮显色剂，加二次蒸馏水稀释至10．00mL ，充分摇匀

后，静置60min 后，于414nm 波长处，1cm 比色皿，以试剂空白

调零，

分别测定其吸光度值，绘制标准工作曲线。由图3可以看出，该标准工作曲线具有比较好的线性关系，其中，其线性回归方程为

y =0．0511x +0．0041，R 2=0．

9991

图3标准工作曲线

2．4吸附时间对吸附效果的影响

移取10．00mL 甲醛标准使用液于10个锥形瓶中，加入0．5g

茶叶渣，室温静置10、20、30、40、50、60、70、80、90、100min ，分别

过滤，

往滤液中加入2．00mL 乙酰丙酮显色剂，静置60min 后，于414nm 波长处，1cm 比色皿，以空白试剂为参比，分别测定其

吸光度，计算茶叶渣中所吸附甲醛的量，绘制吸附量－时间曲线，考察不同吸附时间对吸附效果的影响。

表1

不同吸附时间茶叶渣吸附甲醛含量的测定

试样编号吸附时间/min 茶叶渣质量

加标量/mg 甲醛吸附量/（mg ·g

－1

）

吸附率/%1100．50．11740．0366015．592200．50．11740．0427118．193300．50．11740．0511621．794400．50．11740．0553923．595500．50．11740．0586724．996600．50．11740．0643127．397700．50．11740．0642327．368800．50．11740．0699529．799900．50．11740．0708930．1910

100

0．5

0．1174

0．06948

29．

图4不同吸附时间茶叶渣吸附的甲醛含量情况

表1和图4可以看出随着吸附时间的增加，

10 30min 的这段时间，

茶叶渣对甲醛的吸附能力较大，吸附率增加量明显，从15．59%增加至21．79%，吸附量从0．03660mg ·g －1

增至0．05116mg ·g －1。40 60min 这段时间按茶叶渣对甲醛的吸附

能力开始减缓，

吸附率从23．59%增加至27．39%，吸附量0．05539mg ·g －1增至0．06431mg ·g －1

，吸附率和吸附量的增加量都较少。70min 时，吸附率有明显的下降吸附率仅为27．36%。80min 之后吸附达到最大值，为饱和状态。

出现以上现象，可能是茶叶渣用量的一定情况下，在茶叶渣吸附甲醛的初期，茶叶渣对甲醛的吸附主要是在茶叶渣的外表

131·2011年39卷第14期

广州化工

面和部分微孔隙内进行，孔洞效应明显，以致吸附量与吸附率上升。但随着吸附量的增加，加上甲醛分子的体积较大，甲醛分子要进入茶叶渣的内部较困难，以致中后期的吸附进行的较缓慢。在70min时，吸附率明显比60min时的要低可能是因为70min 时，茶叶渣表面的吸附的甲醛分子过多，以致表面孔洞的甲醛分子相互间排斥而离开孔隙，导致剩余液中的甲醛含量增多。2．5不同温度对吸附效果的影响

移取10．00mL甲醛标准使用液于8个锥形瓶中，加入0．5g 茶叶渣，各分别置于25、35、45、55、65、75、85、95ħ的恒温水浴槽中，反应20min，过滤，往滤液中加入2．00mL乙酰丙酮显色剂，静置60min后，于414nm波长处，1cm比色皿，以空白试剂为参比，分别测定其吸光度，计算茶叶渣中所吸附甲醛的含量，绘制吸附量－温度曲线，考察不同吸附时间对吸附效果的影响。

表2不同吸附温度茶叶渣吸附甲醛含量的测定

试样编号吸附温度

/ħ

茶叶渣质量

加标量

/mg

甲醛吸附量

/（mg·g－1）

吸附率

1250．50．11740．0751131．99 2350．50．11740．0835735．59 3450．50．11740．0896738．19 4550．50．11740．104744．59 5650．50．11740．139559．39 6750．50．11740．148963．39 7850．50．11740．146962．59

8950．50．11740．150764．

图5不同温度茶叶渣吸附的甲醛含量情况

从表2和图5可以看出，随着温度的升高，茶叶渣对甲醛的吸附量呈现上升的趋势，在25 55ħ的温度区

间内，吸附率与吸附量都是缓慢的增加，吸附率从31．99%增至44．59%，吸附量分别达到0．07511mg·g－1和0．1047mg·g－1。55 65ħ的温度区间内，吸附率与吸附量突然增加，吸附率从44．59%增加至59．39%，吸附量0．1047mg·g－1增至0．1395mg·g－1。75ħ之后，吸附量与吸附率达到最大值，75ħ之后吸附量与吸附率略有波动，但都在波动范围63% 64%之间。

产生上述现象的原因可能是，吸附初期，停留在茶叶渣表面孔洞的甲醛分子，由于受到温度的影响，茶叶渣表面的甲醛分子，大多能进入茶叶渣内部的孔隙，不过由于甲醛分子的体积较大，能进入内部孔隙的甲醛分子还是有限的，以致于25 55ħ这段温度区间内的吸附量于吸附率的增加缓慢。55 65ħ吸附量与吸附率增加迅速，可能是因为茶叶渣含有大量的自由基，可以迅速与甲醛分子迅速发生反应，以致剩余液中的甲醛含量减少，以致间接测出的茶叶渣中的甲醛含量增多。

3结论

废弃茶叶渣对甲醛有着较好的吸附效果，温度对茶叶渣的吸附效果有着明显的影响，茶叶渣对甲醛的吸附作用是一个动力学和热力学的行为［9－10］。利用茶叶渣可以一定程度地去除空气中的甲醛，净化空气。这既可将茶叶渣“变废为宝”，又可保护环境，维护我们的身体健康。

参考文献

［1］杨中民，杨春芬，王光灿，等．市售绿茶自水溶液中对Au（Ⅲ）离子的吸附和解吸附［J］．离子交换与吸附，1998，14（5）：440－444．［2］艾仄宜，张洁，杨晓萍，等．茶叶非水溶性膳食纤维的提取及理化性质的研究［J］．食品科学，2010，31（08）：121－124．

［3］钱国勇，侯明，汪菊玲．绿茶对水溶液中Pb2+和Cd2+吸附性能初步研究［J］．分析试验室，2008，27（01）：63－66．

［4］崔晓宁，侯伟华，杨晓萍，等．茶叶纤维对Cu2+的吸附性能研究［J］．茶叶科学，2010，30（04）：259－262．

［5］陈炎，孙东红，李舒，等．乙酰丙酮荧光分光光度法测定环境空气中的微量甲醛［J］．中国环境监测，2000，16（04）：30－32．

［6］薛宇浩，朱海燕．乙酰丙酮分光光度法测定空气中甲醛检出限的讨论［J］．科技资讯，2007（22）：15．

［7］熊小丽，陈尚伟．啤酒中微量甲醛的光谱法测定［J］．中国卫生检验杂志，2007，17（04）：658－659．

［8］李玉武，张卓．乙酰丙酮分光光度法测定水性涂料中甲醛及测量不确定度评估［J］．岩矿测试，

2007，26（01）：45－50．

［9］吴云海，谢正威，胡玥，等．茶叶渣吸附水中砷的动力学与热力学研究［J］．湖北农业科学，2010，49（04）：859－862．