紅色基GP染料廢水的脫色研究

韓粉女， 許 琦， 唐 喆

(鹽城工學院 化學與化工學院，江蘇 鹽城 224051)

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紅色基GP染料廢水的脫色研究

韓粉女， 許 琦， 唐 喆

(鹽城工學院 化學與化工學院，江蘇 鹽城 224051)

指出了凹凸棒土作為載體，因其獨特的三維空間型、較強的選擇吸附性，被廣泛用于吸附領域中。利用十八烷基三甲基氯化銨改性的凹凸棒土作為吸附劑，對廢水進行了脫色研究。主要考察了吸附劑的加料量、吸附時間、十八烷基三甲基氯化銨的負載量等因素對染料廢水脫色率的影響。實驗結(jié)果表明：在吸附時間為1 h、吸附劑的加入量為0.9g、十八烷基三甲基氯化銨的負載量為0.3 mmol/g時，脫色率達到91%。

凹凸棒土；十八烷基三甲基氯化銨；脫色

1　引言

染料工業(yè)的快速發(fā)展導致生產(chǎn)廢水的排放量越來越多。這些廢水中通常都含有氮和磷 。如果這些廢水直接排放到河流中，會加劇河流的富營養(yǎng)化，嚴重污染河流。而且有的廢水中會有Cl-，這也許會破壞河流的自己凈化能力。

當前，國際上通用處理染料生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水的主要方法有物理、化學、生物等方法。其中物理法可以分為：吸附法、膜分離技術法和磁分離技術法[1]。近年來，各種吸附劑不斷被引入染料廢水處理的研究。研究開始，目前主要以活性炭作為研究對象，結(jié)果表明：活性炭吸附對于染料廢水的脫色，COD、BOD值的降低有很好的應用前景，但也面臨著活性炭的再生困難、處理費用偏高等問題，限制了活性炭吸附在染料廢水處理中的應用[2,3]，因此研究者不斷研究其它的吸附劑[4～8]。此次研究采用有機表面活性劑作為改性劑,用長碳鏈有機陽離子取代凹凸棒土間無機陽離子,使層間距擴大；同時凹凸棒土顆粒表面也能吸附部分無機陽離子,晶格內(nèi)外部分結(jié)晶水、吸附水也可能被有機物取代,從而改善疏水性,增強吸附有機物的能力。

2　實驗

2.1試劑與儀器

十八烷基三甲基氯化銨(C21H46NCl)為分析純，純凹凸棒土ATP(自制)。

DF-1013型集熱式恒溫磁力攪拌器；BZF-30烘箱；SRJX-4-9馬弗爐；KQ5200E超聲波清洗器；比表面積儀；NEXOF-670傅立葉紅外光譜儀；QUANTA200掃描式電子顯微鏡；梅特勒AL104電子天平。

2.2C21H46NCl-ATP的制備

稱取一定量的(十八烷基三甲基氯化銨)放于水中使之完全溶解，再加入適量預處理的凹凸棒土，采用超聲波處理11 min過濾、洗滌、干燥。

2.3C21H46NCl-ATP對染料廢水的處理

在100 mL紅色基GP染料廢水(在460 nm處吸光度為2.98)中加入適量改性過的凹土棒

土，攪拌，靜置，取上層液體做色度，色度采用分光光度計在460 nm處測定吸光度。脫色率P的計算公式為：

其中：P為脫色率；A0為處理前染料廢水吸光度；A為處理后染料廢水吸光度。

3　結(jié)果與討論

3.1ATP與C21H46NCl-ATP脫色效果對比試驗

在100 mL紅色基GP染料廢水中加入純ATP及C21H46NCl-ATP(C21H46NCl含量為0.3 mmol/g)各0.6 g進行攪拌，比較純ATP及C21H46NCl-ATP的脫色性能(圖1)。

圖1　ATP與C21H46NCl-ATP脫色效果對比

由圖1可以看出純ATP有一定的脫色能力， 主要因其獨特的纖維狀或針狀結(jié)構(gòu)，比表面積大從而具有一定的吸附脫色能力，當ATP上負載C21H46NCl后，脫色率有了明顯的提高。主要是由于用長碳鏈有機離子取代凹凸棒土間無機陽離子，使層間距擴大，同時凹凸棒土顆粒表面也能吸附部分無機陽離子，晶體內(nèi)外部分結(jié)晶水、吸附水也能被有機物取代，從而改善疏水性，增強吸附有機物的能力。

此外從圖1中也可以看出最佳吸附時間為1 h，時間太長或太短吸附性能都不好。這是因為吸附時間短，吸附劑不能充分分散于水體中，故脫色能力較差。吸附時間過長，部分有機物會形成絮體發(fā)生脫附，從而使脫色率降低。

3.2吸附劑加入量對脫色效率的影響

在100 mL紅色基GP染料廢水中加入吸附劑C21H46NCl-ATP(C21H46NCl含量為0.3 mmol/g)攪拌，常溫下研究吸附劑加入量對吸附劑的脫色性能影響。

由圖2可以看出開始時脫色率隨吸附劑的加入量的增加而增大，但是當吸附劑的加入量為0.9 g時，脫色率的增加已不再明顯。這是因為吸附劑的量較少時，部分染料廢水缺少吸附劑得不到很好地脫色，當吸附劑的量加入較多時，多余的吸附劑沒有參與廢水脫色的過程，再增加吸附劑的用量已不具有理想的效果。

圖2　吸附劑加入量對脫色率的影響

3.3C21H46NCl負載量對脫色效率的影響

在100 mL紅色基GP染料廢水中加入0.9 g吸附劑C21H46NCl-ATP攪拌，常溫下研究C21H46NCl負載量對吸附劑的脫色性能影響。

由圖3可以看出吸附劑對染料廢水的脫色率隨C21H46NCl負載量的增加而變大，但是，當C21H46NCl負載量達到0.3 mmol/g后，脫色率的增加不再明顯，這是因為負載十八烷基三甲基氯化銨的凹凸棒土的吸附能力與有效進入凹凸棒土層間的十八烷基三甲基氯化銨的數(shù)量有關，當溶液中十八烷基三甲基氯化銨的量超過凹凸棒土間的陽離子的交換容量時，多余的十八烷基三甲基氯化銨不能進入凹凸棒土層間，凹凸棒土的吸附能力不再增加。

圖3　C21H46NCl負載量對脫色率的影響

4　結(jié)論

(1) 用浸漬法將C21H46NCl負載在凹凸棒土表面，按一定負載比例制備了分布均勻的C21H46NCl-ATP復合材料，該復合材料具有很高的脫色能力。

(2)探討了純ATP和C21H46NCl-ATP復合材料對紅色基GP染料廢水的脫色性能，分析結(jié)果表明: C21H46NCl-ATP染料廢水脫色性能明顯高于純ATP。

(2)探討了不同條件下C21H46NCl-ATP脫色性能，分析結(jié)果表明：攪拌時間為1 h、吸附劑的加入量為0.9 g、C21H46NCl的負載量為0.3 mmol/g時，對染料廢水表現(xiàn)出較好的脫色效果。

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2016-06-18

江蘇省科技廳產(chǎn)學研創(chuàng)新基金(編號：BY2014108-11)

韓粉女(1978—)，女，講師，主要從事大氣污染處理和廢水處理的研究工作。

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1674-9944(2016)16-0016-02