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炭石灰在含曙红染料废水脱色中的应用

                                 炭石灰在含曙红染料废水脱色中的应用
                   许丽梅 (厦门华厦职业学院 检验系,福建 厦门 361024)
    [摘 要]以炭石灰投加量、搅拌时间、反应温度和废水pH 为影响因子,考察炭石灰对含曙红染料废水的脱色效果。实验结果表明:在炭石灰投加量为3.5 g、吸附时间为70 min、反应温度为45 ℃时脱色效果最佳,曙红Y 染料模拟废水的脱色率可达99.32 %。
    [关键词]炭石灰;染料废水;脱色率
    [中图分类号]O78 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2014)20-0102-02
    随着我国涂料、印刷、纤维等行业的迅速发展,染料的需求量与日俱增。目前,世界染料总产量的60 %来源于中国,我国的染料产量排名世界第一[1]。目前,排放的印染废水普遍具有水量大、水质变化大、毒性强、色度高、含盐量高、难以生物降解及组分复杂等特点,是工业废水中处理难度较大的一类[2]。国内外广泛应用于印染废水处理的方法主要有生物法、化学法、物理法及物理化学法等[3]。其中的物理法是印染废水预处理和深度处理的主要方法。吸附法在物理法中最常应用,具有脱色效果显著、方法简便、费用低等特点[4]。用于工业印染废水处理的吸附剂主要是活性炭,除此之外,还包括树脂、粉煤灰、木屑、矿石灰、硅藻土、谷壳等物质[5]。活性炭吸附性能与其孔隙结构、大小密切相关,一般情况下,孔隙扩散速度随颗粒的减小而变快,吸附性能也越好[6],但难再生利用。炭石灰是一种以活性炭与氢氧化钙是其主要成分、比表面积大、性质稳定、吸附性能良好的环保处理剂。本文以活性炭、氢氧化钙为主要原料制备炭石灰,并研究其对曙红Y 染料模拟废水的脱色效果。
    1· 实验仪器、药品及方法
    1.1 仪器与药品
    UV-1750 紫外可见分光光度计;JJ-1 型精密增力电动搅拌器;pHS-25 型酸度计。
    水溶性曙红Y;其他试剂(AR)。
    1.2 分析方法
    用紫外可见分光光度计检测曙红Y 染料模拟废水的最大吸收波长λmax(nm),在最大吸收波长下测定炭石灰处理前后模拟废水的吸光值,计算脱色率。公式[7]计算如下:
    
    2· 实验部分
    2.1 炭石灰的配制
    活性炭与氢氧化钙分别置于烘箱中干燥,按比例称取,研磨,直至混合均匀,置于烧杯中用保鲜膜密封备用。
    2.2 曙红Y 染料模拟废水(1.00 g/L)配制
    称取1.0 g 曙红Y 水溶染料,加水溶解,移至1000 mL 容量瓶中并定容,备用。
    2.3 曙红Y 染料模拟废水工作曲线的绘制
    用紫外可见分光光度计扫描曙红Y 染料模拟废水,测得其最大吸收波长λmax 为515 nm。
    准确移取0.25 mL、0.50 mL、0.75 mL、1.00 mL、1.25 mL、1.50 mL 1.00 g/L 的曙红Y 染料模拟废水定容于100 mL 容量瓶,得一系列浓度曙红Y 染料模拟废水。以蒸馏水为空白参比液,测定各组稀释后曙红Y 染料模拟废水的吸光值。以吸光值A 为横坐标对浓度c 作图,进行线性回归。
    2.4 脱色效果检测
    准确称取一定量炭石灰倒入模拟废水中,加热并搅拌使炭石灰与废水充分接触,保持一定的接触时间。停止搅拌后静置,抽滤,得废水处理后清液。用分光光度计在最大波长处检测其吸光度,记录数据,进而计算脱色率。
    3· 实验结果及分析
    3.1 曙红Y 染料模拟废水工作曲线的绘制
    以吸光值A 为横坐标对浓度c 作图,进行线性回归,并取得回归方程,结果如图1 所示。
    
    从图1 可知,在2.00~15.00 mg/L 浓度范围内,曙红Y 染料模拟废水浓度C 与吸光度A 线性关系良好。
    3.2 不同因素对脱色效果的影响
    3.2.1 炭石灰投加量对脱色效果的影响
    称取质量分别为0.2 g、0.5g、1.0 g、1.5g、2.0 g、2.5 g、3.0 g、3.5g、4.0 g 的炭石灰,依次处理已知浓度的曙红Y 染料模拟废水,结果如图2 所示。
     
    由图2 可知,在搅拌及静置时间、废水pH、反应温度、搅拌速率一定的条件下,随着炭石灰投加量的增加,染料废水脱色率不断增大。当炭石灰投加量增加至3.5 g 时,脱色率的增加趋于平稳,4.0 g 时脱色率达95.99 %。这可能是因为炭石灰的吸附作用随着用量的增多而加强,但达到一定量时,吸附基本达到饱和,吸附量增加不明显。
    3.2.2 搅拌时间对脱色效果的影响
    称取一定量炭石灰,加入曙红Y 染料模拟废水中,启动搅拌器并保持转速不变,改变搅拌时间:10 min、30 min、40 min、50min、60 min、70 min,进行废水的脱色处理,结果如图3 所示。
     
    由图3 可看出,在炭石灰投加量、静置时间、废水pH、反应温度、搅拌速率一定的条件下,曙红Y 染料模拟废水的脱色率随吸附时间的延长不断增加。主要是因为随着搅拌时间的增加,炭石灰与曙红Y 染料模拟废水接触更加充分,吸附作用加强。当吸附时间为70 min 时,脱色效果趋近饱和,脱色率上升缓慢,脱色率达98.05 %。
    3.2.3 反应温度对脱色效果的影响
    称取一定量炭石灰,加入曙红Y 染料模拟废水中,保持其他条件不变,改变反应温度分别为:25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃,进行废水的脱色处理,结果如图4 所示。
    
    由图4 可知,在炭石灰投加量、搅拌及静置时间、废水pH、搅拌速率一定的条件下,曙红Y 染料模拟废水的脱色率先随温度的升高而增大,在35 ℃时脱色率达到90.41 %。之后开始降低。这可能是由炭石灰中活性炭的吸附性能在达到一定温度后变弱引起的。
    3.2.4 废水pH 对吸附效果的影响
    称取一定量炭石灰,加入曙红Y 染料模拟废水中,保持其他条件不变,用5 %的盐酸和30 %氨水调节反应液pH 分别为:1.00、3.00、5.00、7.00、9.00、11.00,进行废水的脱色处理实验,结果如图5 所示。
    
    由图5 可知,在炭石灰投加量、搅拌及静置时间、反应温度、搅拌速率一定的条件下,曙红Y 染料模拟废水的脱色几乎不受pH变化的影响。原因可能是,Ca(OH)2 在溶液中存在电离平衡,酸性条件下,电离后的OH-能中和调节pH 时用的酸,溶液中的Ca2+带的正电荷对曙红Y 的阴离子具有吸附作用;碱性条件下,Ca(OH)2 溶解度下降,但未电离时的Ca(OH)2 具有絮凝作用有助吸附,因此对吸附的效果影响很小。
    4· 结论
    通过炭石灰对曙红Y 染料模拟废水的脱色处理效果研究,可以初步确定脱色工艺条件为:炭石灰投加量为3.5 g、搅拌时间为70 min、反应温度为45 ℃,此时脱色率可达99.32 %。由于废水pH 对脱色效果影响不大,从经济效益角度出发,在中性条件下处理曙红Y 染料模拟废水。此工艺的操作简便,投资费用低,脱色效果好,具有较好的应用价值。
参考文献
[1]时鹏辉,王现丽,宋宁宁.粉煤灰对印染废水脱色处理的研究[J].环保科技,2007,13(4):27-30.
[2]梁志荣.染料废水物理化学处理技术的现状与进展[J].四川环境,2003,22(6):25-29.
[3]戴日成,张统,郭茜,等.印染废水水质特征及处理技术综述[J].给水排水,2000,26(10):33-38.
[4]翁亮,吴赞敏,李洪霞.印染废水的处理方法及进展[J].印染助剂,2005,22(11):7-10.
[5]Mohan Venkata S,Rao Chandrasekhar N,Karthikeyan J.Adsorptiveremoval
of direct azo from aqueous phase onto coal based sorbents:a kinetic
and mechanistic study.J Hazardous Materials B,2002,90(2):189-204.
[6]刘闯,李永峰,林永波.活性炭处理印染废水的研究[J].上海工程技术大学学报,2008,22(3):206-210.
[7]张小璇,叶李艺,沙勇,等.活性炭吸附法处理染料废水[J].厦门大学学报(自然科学版),2005,44(4):542-545.


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