D301樹(shù)脂對(duì)三原色派拉丁染料的吸附

聶素雙，符榮榮，王柏華

(1.北京服裝學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100029;

2.北京服裝學(xué)院 服裝材料研究開(kāi)發(fā)與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

D301樹(shù)脂對(duì)三原色派拉丁染料的吸附

聶素雙1，2，符榮榮1，王柏華1，2

(1.北京服裝學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100029;

2.北京服裝學(xué)院 服裝材料研究開(kāi)發(fā)與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

采用D301樹(shù)脂對(duì)經(jīng)絮凝工藝處理后的三種模擬派拉丁印染廢水中的三原色染料進(jìn)行吸附。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在D301樹(shù)脂的粒徑為425～600 μm、模擬印染廢水pH為2、反應(yīng)溫度為30℃、D301樹(shù)脂加入量為3 g/L、派拉丁粉紅BN、派拉丁藍(lán)RR和派拉丁黃GR三種模擬印染廢水的初始質(zhì)量濃度分別為207.98，315.00，67.35 mg/L的條件下，三種派拉丁染料的去除率分別為88.99%，93.24%，94.96%。

D301樹(shù)脂;派拉丁染料;三原色;印染廢水;吸附;廢水處理

目前對(duì)于印染行業(yè)所產(chǎn)生的印染廢水的治理引起了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。印染廢水成分復(fù)雜，色度高，治理難度大，需開(kāi)發(fā)適用性較廣的吸附劑并與其他技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行治理［1－2］。采用大孔樹(shù)脂吸附法處理各種有機(jī)廢水日益受到人們的重視。目前已有一些關(guān)于大孔樹(shù)脂吸附工業(yè)廢水中的苯酚［3］、染料中間體［4］、藥物［5］等的研究，但其在印染廢水處理方面的研究和應(yīng)用較少［6］。D301樹(shù)脂是在大孔結(jié)構(gòu)的苯乙烯－二乙烯苯共聚體上主要帶有叔胺基的陰離子交換樹(shù)脂，其堿性較弱，能在酸性及近中性介質(zhì)中有效地交換無(wú)機(jī)酸及硅酸根［7］。紅、黃、藍(lán)作為染料的三原色，在毛紡廠的印染廢水中大量存在。

本工作研究了D301樹(shù)脂對(duì)經(jīng)絮凝工藝處理后的三種模擬派拉丁印染廢水中三原色染料的吸附行為，為毛紡廠印染廢水的治理提供了理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)用試劑均為分析純。

D301樹(shù)脂:粒徑425～600 μm。

分別將一定量的派拉丁粉紅 BN、派拉丁藍(lán)RR、派拉丁黃GR染料加入去離子水中，配制成三種模擬印染廢水，經(jīng)絮凝工藝處理后備用。

恒溫振蕩水浴鍋:江蘇靖江市新旺染整設(shè)備廠;722型可見(jiàn)光分光光度計(jì):上海光學(xué)儀器五廠;PHB－5型便攜式pH計(jì):上海偉業(yè)儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 D301 樹(shù)脂的預(yù)處理

將D301樹(shù)脂用1.0 mol/L的鹽酸浸泡24 h，洗至中性。再用1.0 mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡24 h，洗至中性。用乙醇浸泡4 h，使其充分溶脹并且去除有機(jī)雜質(zhì)。水洗后抽濾，濾餅于60℃在干燥箱中烘干，備用。

宏觀因子反映經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響。通過(guò)文獻(xiàn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)劃研讀借鑒，初步選取11個(gè)因子項(xiàng)，包括行政區(qū)面積、戶籍人口、常住人口、常住人口密度、戶均人口密度、GDP、居民平均工資、固定資產(chǎn)投資、人均GDP、房屋竣工面積和各區(qū)房?jī)r(jià)等；然后運(yùn)用SPSS相關(guān)性分析方法，對(duì)11個(gè)宏觀因子進(jìn)行篩選。即以2013年廣州市11個(gè)區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)（表2），分別計(jì)算綠色建筑數(shù)量和11個(gè)宏觀因子之間的相關(guān)系數(shù)r值，r絕對(duì)值越高，表示兩變量之間的相關(guān)關(guān)系越大。由分析結(jié)果可知（表3、圖2），行政區(qū)面積、固定資產(chǎn)投資和房屋竣工面積3個(gè)因子對(duì)綠色建筑分布潛力影響較大，因此選取這3個(gè)指標(biāo)納入宏觀經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)因子。

1.2.2 吸附實(shí)驗(yàn)

分別向50 mL一定濃度經(jīng)絮凝工藝處理后的三種模擬印染廢水中加入一定量的D301樹(shù)脂，在一定溫度下振蕩反應(yīng)4 h，取上清液進(jìn)行分析。

1.2.3 脫附實(shí)驗(yàn)

在最佳吸附實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行靜態(tài)吸附后，將D301樹(shù)脂從模擬印染廢水中取出，加入50 mL一定濃度的鹽酸進(jìn)行脫附。

1.3 分析方法

采用可見(jiàn)光分光光度計(jì)分別在派拉丁粉紅BN、派拉丁藍(lán)RR、派拉丁黃GR染料的最大吸收波長(zhǎng)(514，592，400 nm)處測(cè)定其吸光度，計(jì)算染料去除率。

2 結(jié)果與討論

2.1 D301樹(shù)脂的粒徑對(duì)派拉丁染料去除率的影響

在反應(yīng)溫度為30℃、模擬印染廢水pH為2、D301樹(shù)脂加入量為2 g/L、派拉丁粉紅BN、派拉丁藍(lán)RR、派拉丁黃GR三種模擬印染廢水的初始質(zhì)量濃度分別為 232.92，297.60，69.14 mg/L 的條件下，D301樹(shù)脂的粒徑對(duì)派拉丁染料去除率的影響見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，隨D301樹(shù)脂粒徑的增加，派拉丁三原色染料的去除率略有降低。這是由于吸附劑粒徑越小，比表面積越大，從而增加了吸附劑與染料分子間的碰撞幾率，提高了吸附能力［8］。但為了減少實(shí)驗(yàn)工序，降低成本，實(shí)驗(yàn)用D301樹(shù)脂的粒徑確定為425～600 μm。

表1 D301樹(shù)脂的粒徑對(duì)派拉丁染料去除率的影響

2.2 模擬印染廢水 pH對(duì)派拉丁染料去除率的影響

在反應(yīng)溫度為30℃、D301樹(shù)脂的粒徑為425～600 μm、D301樹(shù)脂加入量為2 g/L、派拉丁粉紅BN、派拉丁藍(lán)RR、派拉丁黃GR三種模擬印染廢水初始質(zhì)量濃度分別為 207.94，298.51，48.01 mg/L的條件下，模擬印染廢水pH對(duì)派拉丁染料去除率的影響見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn)，隨模擬印染廢水pH的增大，派拉丁染料去除率逐漸降低。這是由于D301樹(shù)脂為弱堿型陰離子交換樹(shù)脂，在pH較低的條件下有利于D301樹(shù)脂的解離，染料在水溶液中以陰離子形式存在，染料中的磺酸基與離子化的氨基以離子鍵結(jié)合，使廢水中染料被吸附;隨著pH增大，H+濃度降低，削弱了樹(shù)脂的解離，使染料的去除率降低。由于毛類(lèi)紡織品通常在酸性條件下染色，因此三種印染廢水的初始pH均為2，可無(wú)需再調(diào)節(jié)廢水pH。

2.3 模擬印染廢水初始質(zhì)量濃度對(duì)派拉丁染料去除率的影響

在反應(yīng)溫度為30℃、模擬印染廢水pH為2、D301樹(shù)脂的粒徑為425～600 μm、D301樹(shù)脂加入量為2 g/L的條件下，經(jīng)絮凝工藝處理后，派拉丁粉紅BN、派拉丁藍(lán)RR、派拉丁黃GR三種模擬印染廢水的初始質(zhì)量濃度分別為207.98，315.00，67.35 mg/L。將三種模擬印染廢水分別稀釋2倍和5倍后，考察模擬印染廢水初始質(zhì)量濃度對(duì)派拉丁染料去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn):隨派拉丁染料初始質(zhì)量濃度的增加，染料的去除率略有降低;D301樹(shù)脂對(duì)未經(jīng)稀釋的派拉丁黃GR模擬印染廢水的去除率仍較高;對(duì)未經(jīng)稀釋的派拉丁粉紅BN和派拉丁藍(lán)RR模擬印染廢水的去除率略低于稀釋后的去除率。由此可見(jiàn)，D301樹(shù)脂可用于直接處理絮凝后的模擬印染廢水，效果仍較好。

2.4 反應(yīng)溫度對(duì)派拉丁染料去除率的影響

在模擬印染廢水pH為2、D301樹(shù)脂的粒徑為425～600 μm、D301樹(shù)脂加入量為2 g/L、派拉丁粉紅BN、派拉丁藍(lán)RR、派拉丁黃GR三種模擬印染廢水 的 初 始 質(zhì) 量 濃 度 分 別 為 216.42，331.10，69.84 mg/L的條件下，反應(yīng)溫度對(duì)派拉丁染料去除率的影響見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)，隨反應(yīng)溫度的升高，染料去除率逐漸增加。這是由于D301樹(shù)脂對(duì)派拉丁染料的吸附是吸熱過(guò)程，同時(shí)溫度升高使分子運(yùn)動(dòng)加劇，增加了染料與D301樹(shù)脂的碰撞幾率，吸附速率加快，有利于D301樹(shù)脂對(duì)染料的去除。但考慮節(jié)約能源的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)溫度為30℃。

2.5 D301樹(shù)脂加入量對(duì)派拉丁染料去除率的影響

在反應(yīng)溫度為30℃、模擬印染廢水pH為2、D301樹(shù)脂的粒徑為425～600 μm、派拉丁粉紅BN、派拉丁藍(lán)RR、派拉丁黃GR三種模擬印染廢水的初始質(zhì)量濃度分別為 207.98，315.00，67.35 mg/L 的條件下，D301樹(shù)脂加入量對(duì)派拉丁染料去除率的影響見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn):隨D301樹(shù)脂加入量的增加，三種染料去除率均增大;當(dāng)D301樹(shù)脂的加入量大于3 g/L時(shí)，三種染料的去除率增速趨于緩慢。這是因?yàn)榉磻?yīng)體系中吸附劑過(guò)多，導(dǎo)致吸附位點(diǎn)重疊或聚集，造成擴(kuò)散路徑增長(zhǎng)，從而使染料去除率增長(zhǎng)緩慢。

綜上所述，在 D301樹(shù)脂的粒徑為425～600 μm、模擬印染廢水pH為2、反應(yīng)溫度為30℃、D301樹(shù)脂加入量為3 g/L、派拉丁粉紅BN、派拉丁藍(lán)RR和派拉丁黃GR三種模擬印染廢水的初始質(zhì)量濃度分別為207.98，315.00，67.35 mg/L 的條件下，三種派拉丁染料的去除率分別為 88.99%，93.24%，94.96%。

2.6 D301樹(shù)脂的脫附

鹽酸濃度對(duì)脫附率的影響見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，隨著鹽酸濃度的增大，脫附率增大，且脫附率大小順序?yàn)榕衫》奂tBN ＞派拉丁黃GR＞派拉丁藍(lán)RR。

表2 鹽酸濃度對(duì)脫附率的影響

3 結(jié)論

采用D301樹(shù)脂對(duì)經(jīng)絮凝工藝處理后的三種模擬派拉丁印染廢水中的三原色染料進(jìn)行吸附。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在D301樹(shù)脂的粒徑為425～600 μm、模擬印染廢水pH為2、反應(yīng)溫度為30℃、D301樹(shù)脂加入量為3 g/L、派拉丁粉紅BN、派拉丁藍(lán)RR和派拉丁黃GR三種模擬印染廢水的初始質(zhì)量濃度分別為207.98，315.00，67.35 mg/L 的條件下，三種派拉丁染料的去除率分別為88.99%，93.24%，94.96%。

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Adsorption Capability of D301 Resin to Tricolor Palatin Dyes

Nie Sushuang1，2，F(xiàn)u Rongrong1，Wang Baihua1，2

(1.School of Material Science and Engineering，Beijing Institute of Fashion Technology，Beijing 100029，China;
2.Beijing Key Laboratory of Clothing Material R＆D and Assessment，Beijing 100029，China)

Three simulated dyeing wastewaters containing tricolor Palatin dyes were treated first by flocculation and then by D301 resin adsorption.Under the conditions of D301 resin size 425～600 μm，wastewater pH 2，reaction temperature 30 ℃，D301 resin dosage 3 g/L，and the initial concentrations of Palatin pink BN、Palatin blue RR and Palatin yellow GR are 207.98，315.00，67.35 mg/L respectively，the removal rates of the 3 dyes are 88.99%，93.24%，94.96%，respectively.

D301 resin;Palatin dye;tricolor;dyeing wastewater;adsorption;wastewater treatment

TQ085

A

1006－1878(2011)03－0206－04

2010－09－20;

2011－02－10。

聶素雙(1964—)，女，北京市人，大學(xué)，工程師，主要研究方向?yàn)樾虏牧祥_(kāi)發(fā)及廢水處理。電話13651130797，電郵 niesushuang0824@sina.com。

北京市教育委員會(huì)科技成果轉(zhuǎn)讓與產(chǎn)業(yè)化合作項(xiàng)目(KJCG02100202);北京服裝學(xué)院服裝材料研究開(kāi)放與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(2009ZK－06)。

(編輯 王 馨)