红色基GP染料废水的脱色研究

韩粉女， 许 琦， 唐 喆

(盐城工学院 化学与化工学院，江苏 盐城 224051)



红色基GP染料废水的脱色研究

韩粉女， 许 琦， 唐 喆

(盐城工学院 化学与化工学院，江苏 盐城 224051)

指出了凹凸棒土作为载体，因其独特的三维空间型、较强的选择吸附性，被广泛用于吸附领域中。利用十八烷基三甲基氯化铵改性的凹凸棒土作为吸附剂，对废水进行了脱色研究。主要考察了吸附剂的加料量、吸附时间、十八烷基三甲基氯化铵的负载量等因素对染料废水脱色率的影响。实验结果表明：在吸附时间为1 h、吸附剂的加入量为0.9g、十八烷基三甲基氯化铵的负载量为0.3 mmol/g时，脱色率达到91%。

凹凸棒土；十八烷基三甲基氯化铵；脱色

1　引言

染料工业的快速发展导致生产废水的排放量越来越多。这些废水中通常都含有氮和磷 。如果这些废水直接排放到河流中，会加剧河流的富营养化，严重污染河流。而且有的废水中会有Cl-，这也许会破坏河流的自己净化能力。

当前，国际上通用处理染料生产过程中所产生的废水的主要方法有物理、化学、生物等方法。其中物理法可以分为：吸附法、膜分离技术法和磁分离技术法[1]。近年来，各种吸附剂不断被引入染料废水处理的研究。研究开始，目前主要以活性炭作为研究对象，结果表明：活性炭吸附对于染料废水的脱色，COD、BOD值的降低有很好的应用前景，但也面临着活性炭的再生困难、处理费用偏高等问题，限制了活性炭吸附在染料废水处理中的应用[2,3]，因此研究者不断研究其它的吸附剂[4～8]。此次研究采用有机表面活性剂作为改性剂,用长碳链有机阳离子取代凹凸棒土间无机阳离子,使层间距扩大；同时凹凸棒土颗粒表面也能吸附部分无机阳离子,晶格内外部分结晶水、吸附水也可能被有机物取代,从而改善疏水性,增强吸附有机物的能力。

2　实验

2.1试剂与仪器

十八烷基三甲基氯化铵(C21H46NCl)为分析纯，纯凹凸棒土ATP(自制)。

DF-1013型集热式恒温磁力搅拌器；BZF-30烘箱；SRJX-4-9马弗炉；KQ5200E超声波清洗器；比表面积仪；NEXOF-670傅立叶红外光谱仪；QUANTA200扫描式电子显微镜；梅特勒AL104电子天平。

2.2C21H46NCl-ATP的制备

称取一定量的(十八烷基三甲基氯化铵)放于水中使之完全溶解，再加入适量预处理的凹凸棒土，采用超声波处理11 min过滤、洗涤、干燥。

2.3C21H46NCl-ATP对染料废水的处理

在100 mL红色基GP染料废水(在460 nm处吸光度为2.98)中加入适量改性过的凹土棒

土，搅拌，静置，取上层液体做色度，色度采用分光光度计在460 nm处测定吸光度。脱色率P的计算公式为：

其中：P为脱色率；A0为处理前染料废水吸光度；A为处理后染料废水吸光度。

3　结果与讨论

3.1ATP与C21H46NCl-ATP脱色效果对比试验

在100 mL红色基GP染料废水中加入纯ATP及C21H46NCl-ATP(C21H46NCl含量为0.3 mmol/g)各0.6 g进行搅拌，比较纯ATP及C21H46NCl-ATP的脱色性能(图1)。

图1　ATP与C21H46NCl-ATP脱色效果对比

由图1可以看出纯ATP有一定的脱色能力， 主要因其独特的纤维状或针状结构，比表面积大从而具有一定的吸附脱色能力，当ATP上负载C21H46NCl后，脱色率有了明显的提高。主要是由于用长碳链有机离子取代凹凸棒土间无机阳离子，使层间距扩大，同时凹凸棒土颗粒表面也能吸附部分无机阳离子，晶体内外部分结晶水、吸附水也能被有机物取代，从而改善疏水性，增强吸附有机物的能力。

此外从图1中也可以看出最佳吸附时间为1 h，时间太长或太短吸附性能都不好。这是因为吸附时间短，吸附剂不能充分分散于水体中，故脱色能力较差。吸附时间过长，部分有机物会形成絮体发生脱附，从而使脱色率降低。

3.2吸附剂加入量对脱色效率的影响

在100 mL红色基GP染料废水中加入吸附剂C21H46NCl-ATP(C21H46NCl含量为0.3 mmol/g)搅拌，常温下研究吸附剂加入量对吸附剂的脱色性能影响。

由图2可以看出开始时脱色率随吸附剂的加入量的增加而增大，但是当吸附剂的加入量为0.9 g时，脱色率的增加已不再明显。这是因为吸附剂的量较少时，部分染料废水缺少吸附剂得不到很好地脱色，当吸附剂的量加入较多时，多余的吸附剂没有参与废水脱色的过程，再增加吸附剂的用量已不具有理想的效果。

图2　吸附剂加入量对脱色率的影响

3.3C21H46NCl负载量对脱色效率的影响

在100 mL红色基GP染料废水中加入0.9 g吸附剂C21H46NCl-ATP搅拌，常温下研究C21H46NCl负载量对吸附剂的脱色性能影响。

由图3可以看出吸附剂对染料废水的脱色率随C21H46NCl负载量的增加而变大，但是，当C21H46NCl负载量达到0.3 mmol/g后，脱色率的增加不再明显，这是因为负载十八烷基三甲基氯化铵的凹凸棒土的吸附能力与有效进入凹凸棒土层间的十八烷基三甲基氯化铵的数量有关，当溶液中十八烷基三甲基氯化铵的量超过凹凸棒土间的阳离子的交换容量时，多余的十八烷基三甲基氯化铵不能进入凹凸棒土层间，凹凸棒土的吸附能力不再增加。

图3　C21H46NCl负载量对脱色率的影响

4　结论

(1) 用浸渍法将C21H46NCl负载在凹凸棒土表面，按一定负载比例制备了分布均匀的C21H46NCl-ATP复合材料，该复合材料具有很高的脱色能力。

(2)探讨了纯ATP和C21H46NCl-ATP复合材料对红色基GP染料废水的脱色性能，分析结果表明: C21H46NCl-ATP染料废水脱色性能明显高于纯ATP。

(2)探讨了不同条件下C21H46NCl-ATP脱色性能，分析结果表明：搅拌时间为1 h、吸附剂的加入量为0.9 g、C21H46NCl的负载量为0.3 mmol/g时，对染料废水表现出较好的脱色效果。

[1]任南琪, 周显娇, 郭婉茜, 等. 染料废水处理技术研究进展[J]. 化工学报, 2013, 64(1): 84～94．

[2]Deng F D,Yi H C. Application of different adsorbents on dyeing waste watertreatment [J]. Mat erials Review, 2009(13): 69～73．

[3]Mahmoodi N M, Salehi R, Arami M. Binary system dye removal from colored textile wastewater using acivated carbon: kinetic and isotherm studies[J]. Desalination, 2011(272): 187～195．

[4]邵红, 张志芳. 壳聚糖改性膨润土的制备及其脱色性能研究[J]. 非金属矿, 2013, 36 (6): 66～69．

[5]韶晖, 周轶, 吴琦刚, 等. 无机陶瓷膜提纯凹凸棒土处理印染废水研究[J]. 非金属矿, 2013, 36(1): 68～70．

[6]Vimonses V, Lei S, Jin B. Kinetic study and equilibrium isotherm analysisi of Congo Red adsorption by clay materials[J]. Chem Eng J, 2009(148): 354～364．

[7]李虎杰. 坡缕石黏土的吸附性能研究[J]. 矿产综合利用, 2002(5): 24～27．

[8]谢治民, 陈镇, 戴友芝. 改性的海泡石处理染料废水的特性研究[J]. 环境科学与技术, 2009(2): 130～133．

[9]陈志刚,郭亭亭,李霞章,等. 凹凸棒土负载CeO2催化氧化处理亚甲基蓝染料废水[J].功能材料, 2009, 40(10):1709～1712.

2016-06-18

江苏省科技厅产学研创新基金(编号：BY2014108-11)

韩粉女(1978—)，女，讲师，主要从事大气污染处理和废水处理的研究工作。

X703

A

1674-9944(2016)16-0016-02