竹炭对染料废水的吸附性能试验

沈吉利

（1.浙江大学农业与生物技术学院，浙江杭州 310058；2.浙江大学宁波理工学院，浙江宁波 315100）

竹炭对染料废水的吸附性能试验

沈吉利1，2

（1.浙江大学农业与生物技术学院，浙江杭州 310058；2.浙江大学宁波理工学院，浙江宁波 315100）

以竹炭活性炭为主要原料，采用NaOH微波改性法对其进行改性，将改性前后的2种竹炭分别在不同条件下对分散大红2S⁃R、分散红玉73＃、ECT⁃黑、分散黄Y114进行动态吸附，考查了不同的吸附时间、pH对竹炭吸附能力的影响，得到了改性竹炭对各种染料的最佳吸附条件。结果表明，改性后的活性炭吸附能力明显增强，对废水中染料的吸附效果更好，此方法简单易行，成本较低，具有较好的应用前景。

竹炭；微波；改性；染料废水

纺织工业的发展带动了染料生产的发展。目前世界染料年产量为1 000～1 100 t，而我国年产量已达310～350 t，这其中大约有10%～15%的染料会直接随废水排入环境中。废水中含有多种具有生物毒性或三致性能的有机物，难以采用常规方法进行治理。尤其是废水中残存的染料组分即使浓度很低，排入水体也会造成水体透光率降低，导致水体生态系统的破坏，而且染料初步降解后的产物多为联苯胺等一些致癌的芳香类化学物。

染料废水处理的技术主要有混凝法、生化法、吸附法氧化、超声波降解法、超临界水氧化技术（SCWO）、低温等离子体化学法等［1］。染料废水的处理方法很多，主要有氧化、吸附、膜分离、絮凝、生物降解等。吸附作为一种最有前景的水处理技术之一，一直为国内外众多研究者所青睐。日本已率先利用竹炭的吸附性能并将其应用于环保领域，并且已有许多值得借鉴的成功经验。国内在这方面的研究也取得初步的进展。张齐生等［2］研究了竹炭对水中总余氯、有机磷等有机物污染的净化能力，效果很显著。另外，王秀芳等［3］进行了苯酚在竹炭上的吸附平衡和动力学研究，杨磊等［4］进行了竹炭对甲醛的吸附性能研究，张启伟等［5］进行了竹炭对饮用水中氟离子的吸附条件研究。但有关竹炭对有机染料吸附性能方面的研究还较少。试验系统研究微波改性前后的竹炭对分散黄⁃Y114、分散大红2S⁃R、分散红玉73＃、ECT⁃黑四种染料的吸附规律。

1 材料与方法

1.1 染料溶液的配制及染料最大吸收波长的测定

将分散黄⁃Y114、分散大红2S⁃R、分散红玉73＃、ECT⁃黑四种染料分别配成1.0 g·L-1的溶液，离心去除溶液中的不溶物，将不溶物干燥后，测得其重量，然后计算离心后溶液的浓度。

因试验用可见分光光度计测定吸光度，故所用染料的最大吸收波长为可见光区波长，故测得分散黄⁃Y114、分散大红2S⁃R、分散红玉73＃、ECT⁃黑的最大吸收波长分别为442，519，570和585 nm。

1.2 标准曲线的测定

分别将黄⁃Y114、分散大红2S⁃R、分散红玉73＃、ECT⁃黑4种溶液稀释成不同浓度的溶液，并在最大吸收波长处测定吸光度，以吸光度对浓度，绘制标准曲线求得回归方程。

1.3 竹炭的预处理

称取500 g竹炭，用蒸馏水冲洗后，烘干待用。

1.4 改性竹炭的制备

配制3 mol·L-1的NaOH溶液4 L，称取500 g竹炭，按固液比1∶8的比例［6］，将竹炭静止浸泡24 h后，用微波（高火）加热10 min，倾去溶液，再加4 L水用微波加热10 min，如此清洗3次后烘干待用。

1.5 竹炭在不同吸附条件下的吸附规律

1.5.1 不同吸附时间下竹炭对染料的吸附规律

准确移取50mg·L-1的染液50 mL，加入一定量竹炭（分散黄⁃114、分散大红2S⁃R、分散红玉73＃、ECT⁃黑竹炭用量分别为0.8，1.0，0.8和0.8 g），以蒸馏水为对照，在室温下分别振荡1，2，3，4，6，8，10，12，24，28，30和48 h，测其吸光值，减去相应对照液吸光值后，从而得到吸附后浓度。

吸附率／%＝（C起始-C吸附后）×100。

吸附量／（mg·g-1）＝（C起始-C吸附后）×0.05／m。

其中C为染液浓度，m为竹炭量。得到规定时间里每克炭在每升溶液中吸附染料的毫克数，求吸附时间的影响。

1.5.2 不同pH下竹炭对染料的吸附规律

准确移取50 mg·L-1的染液50 mL，将溶液的pH分别调为4，5，6，7，8，9和10，加入一定量竹炭（分散黄⁃114、分散大红2S⁃R、分散红玉73＃、ECT⁃黑的竹炭用量分别为1.2，0.8，1.2，1.2 g），以蒸馏水为对照，在室温下振荡24 h，测其吸光值，减去相应对照液吸光值后，可得吸附后浓度。

吸附率／%＝（C起始-C吸附后）×100。

吸附量／（mg·g-1）＝（C起始-C吸附后）×0.05／m。

得到每克炭在规定时间里在每升溶液中吸附染料的毫克数，求取吸附时间的影响。

2 结果与分析

2.1 吸附时间的影响

采用NaOH微波改性法对竹炭改性。试验不同吸附时间、用量及pH下改性前后竹炭的吸附规律（图1）。

图1 4种染料不同吸附时间的吸附率和吸附量

由图1可知，①改性前后竹炭的吸附率、吸附量都随着吸附时间增长而增大，吸附时间达28 h后，吸附基本达稳定状态；②用NaOH微波改性后的竹炭比起改性前对各种染料的吸附能力有了明显的提高；③竹炭对染料的吸附是有针对性的：对于波长较短的分散黄⁃Y114和分散大红2S⁃R，竹炭的吸附率高达80%，90%，甚至100%，但对于波长较长的分散红玉73＃和ECT⁃黑，吸附率只有20%，40%左右。

2.2 pH的影响

由图2可知，尽管每种染料对pH的要求有所不同，但在最佳吸附pH下，相比未改性竹炭，改性对每种染料的吸附率都有明显增大。

图2 4种染料不同pH值下的吸附率和吸附量

3 小结

采用NaOH微波改性法对竹炭进行改性，研究改性前后对染料吸附能力的变化，结果显示，无论在何种吸附条件下，改性后的竹炭对染料的吸附能力都明显增大；不同染料，竹炭的吸附能力不同，对于最大吸收波长较小的染料吸附率明显较大。

试验表明，改性竹炭对分散黄⁃Y114的最佳吸附时间为28 h，最佳吸附pH为7；分散大红2S⁃R的最佳吸附时间为28 h，最佳吸附pH为10；分散红玉73＃的最佳吸附时间为28 h，最佳吸附pH为5；ECT⁃黑的最佳吸附时间为28 h，最佳吸附pH为6。

NaOH微波改性法成本低，操作简单，改性效果明显，在染料废水处理方面具有较强的可行性。

参考文献：

［1］ 刘冬莲.染料废水处理方法的研究进展［J］.河南化工，2004（12）：5-7.

［2］ 张齐生，周建斌.竹炭的神奇功能人类的健康卫士［J］.林产工业，2007，34（1）：3-9.

［3］ 王秀芳，张会平，肖新颜，等.苯酚在竹炭上的吸附平衡和动力学研究［J］.功能材料，2005，36（5）：746-749.

［4］ 杨磊，陈清松，赖寿莲，等.竹炭对甲醛的吸附性能研究［J］.林产化学与工业，2005，25（1）：77-80.

［5］ 张启伟，王桂仙.竹炭的微波处理方法与效果的研究［J］.林产化学与工业，2005，12（25）：94-96.

［6］ 王强，范雪荣，袁久刚，等.印染废水脱色用竹炭的活化与再生［J］.印染助剂，2007，4（24）：20-22.

（责任编辑：张瑞麟）

X 703 < class="emphasis_bold">文献标志码：A

A

0528⁃9017（2014）01⁃0108⁃03

文献著录格式：沈吉利.竹炭对染料废水的吸附性能试验［J］.浙江农业科学，2014（1）：108-111.

2013⁃08⁃14

沈吉利（1985-），女，浙江湖州人，本科，从事农业推广研究工作。E⁃mail：286336147＠qq.com。