改性凹土处理印染废水.pdf

第6 0 卷第4 期 2 008 年11 月 有色金属 N o n ／e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 0 ．N o ．4 N o v e I T l b e F2 008 改性凹土处理印染废水 严群芳 江苏食品职业技术学院，江苏淮安2 2 3 0 0 3 摘 要以聚二甲基二烯丙基氯化铵 P D M D A A C 和凹土为原料，制备P D M D A A C 一凹土，并用此改性凹土对活性艳蓝模拟 废水进行吸附处理，分析影响吸附性能的因素。结果表明，吸附剂的最佳用量、吸附时间与溶液中活艳蓝K N R 的起始浓度有 关，溶液的p H 值对去除率的影响较小。当活性艳蓝浓度为1 0 0 m g ／L 耐，吸附荆用量5 ％，吸附时间4 0 m i n ，模拟废水中的活性艳蓝 K N R 的吸附去除率达到9 7 ．5 ％。 关键词环境工程；活性艳蓝；吸附；改性凹土；P D M D A A C 中图分类号X 7 0 3 ；T Q 0 2 8 ．1 5文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 4 0 1 4 7 0 3 纺织行业是我国排放工业废水量较大的部门之 一，每年排放废水9 亿t ，其中印染废水排放量占 8 0 ％【1 】。印染废水的水质变化复杂，含有大量的有 机污染物，这些物质难以生物降解。含有这类物质 的废水如果直接排放，会影响水生植物的光合作用， 降低水中的溶解氧，影响水生动物的生长。 染料废水的处理方法有多种，如表1 所示，但目 前印染废水多采用吸附工艺，常用的吸附剂为活性 炭，但活性炭对染料具有选择性，且价格高，再生困 难，使其在印染废水吸附处理方面的应用受到限 制[ 2 叫】。凹凸棒石粘土 简称凹土 是一种具有纤 维状或链状结构的水合镁铝硅酸盐矿物，属硅酸盐 的双链结构和层状结构的过渡类型。凹土的显微结 构包括三个层次，棒晶、晶束、由晶束 也包括棒晶 间相互聚集而形成的各种聚集体 粒径通常为o ．O l - 0 ．1 m m 数量级 。松散的显微结构可以提供大的 比表面积，使凹土具有很强的吸附能力【7 J 。然而， 天然凹土存在着一定的矿物学局限性，含有相当比 例的共生杂质，使其胶体性、吸附性等在工业使用中 受到较大的影响I s ] 。为了提高凹土的质量及应用 性能，通常要对其进行前处理及改性。使用有机阳 离子表面活性剂改性凹土，有机阳离子与凹土中的 可交换阳离子发生交换而与凹士结合在一起，凹土 表面的负电性也产生对有机阳离子的吸附，使大分 子有机物覆盖于凹土表面【9J ，降低其表面张力，增 加吸附量。 收稿日期2 0 0 6 1 1 2 9 作者简介严群芳 1 9 7 1 一 。女，江苏洪泽县人．讲师，硕士生。主要 从事无机矿物改性与应用等方面的研究。 表1印染废水处理方法 T a b l e1M e t h o d so ft r e a t i n gd y e s t u f fw a s t e w a t e r 类别处理方法 物理法 化学法 生化法 吸附法 絮凝法 过滤法 气浮法 离子交换法 膜分离法 化学氧化法 电化学法 光催化氧化法 活性污染法 氧化沟法 生物糖法 接触氧化法 曝气法 活性染料以色泽鲜艳，色谱齐全，应用简便，价 格低廉，适应性强，牢度优良而著称[ 1 0 】。近年来，活 性染料在染色上的应用日益被用户所接受，现已成 为棉用染料中最重要的染料类别。以活性艳蓝K N R 模拟废水为研究对象，用阳离子表面活性剂聚 二甲基二烯丙基氯化铵 P D M D A A 改性的凹土吸 附处理，探讨吸附性能及其影响因素。 1实验方法 1 ．1 主要原料与仪器 试验主要原料为凹土 江苏盱眙沉积型土状 ， 聚二甲基二烯丙基氯化铵 P D M D A A C ，5 0 ％ ，活性 艳蓝K N R - 1 - 业品 。主要试验仪器为7 5 1 一G M 分光光度计，p H S 一2 型精密酸度计，S H A C 型水 浴恒温振荡器，T G L 一1 6 C 型离心机和7 8 1 A 型 万方数据 1 4 8有色金属 第6 0 卷 磁力加热搅拌器。 1 ．2 凹土预处理 1 ．2 ．1 提纯。原土1 份，加水2 0 份制成浆料，再称 取焦亚磷酸四钠 用量为凹土质量的1 ％ ，加水溶 一解后倒入浆料中，搅拌3 0 m i n ，静置3 0 m i n ，取上部悬 浮液，用布氏漏斗和真空泵进行抽滤，然后将滤饼干 燥、研磨过筛 1 2 1 ／a m ，得提纯土，其凹土含量可达 8 8 ％。 1 ．2 ．2 热处理。将凹土在2 5 0 ℃下加热2 h ，以脱去 吸附水、沸石水以及部分配位水，增加其孔隙度和比 表面积，以得有机改性剂在其表和孔隙中的吸附。 1 ．3 凹土改性处理 称取5 9 聚二甲基二烯丙基氯化铵 P D M D D A ， 4 0 ％ 溶合于1 0 0 m L 蒸馏水中，加入5 0 9 干燥的凹 土，在6 0 ～7 0 ℃水浴中搅拌2 h ，产物经真空抽滤，用 蒸馏水洗涤2 次，滤干后，在9 0 ℃下烘干2 h ，再在 1 5 0 ℃下活化1 h ，经研磨，过1 2 1 t x m 筛，制成P D M D A A C - 凹土。 1 ．4 废水处理效果测定 准确称取一定质量的改性凹土加入到一定质量 浓度的模拟的活性艳蓝K N R 废水中，充分搅拌，每 隔一段时间取样一次，样品放人高速离心机中分离， 取上清液，在最大吸收波长5 9 2 n m 处，用紫外分光 光度计测量其浓度。活性艳蓝K N R 的处理效果计 算式为去除率 初始活性艳蓝质量浓度一某一时 刻活性艳蓝质量浓度 砌始活性艳蓝质量浓度 1 0 0 ％。 2 试验结果与讨论 2 ．1 改性凹土用置对吸附效果的影响 在活性艳蓝K N R 浓度为1 0 0 m g ／L 、吸附时 间为4 0 m i n 的吸附条件，不同吸附剂用量的吸附效 果如图1 所示。结果表明，去除率与吸附剂的投加 量有一定关系。在吸附时间一定时，随着吸附剂用 量的增加，脱色度呈上升趋势，当吸附剂用量大于 5 ％时，去除率的递增速率很小。因此，考虑成本因 素，废水中吸附剂的最佳投加量为5 ％。 2 ．2 吸附时间对去除率的影响 在吸附剂用量为5 ％，各活性艳蓝K N ．R 浓度 的吸附条件下，不同吸附时间的吸附效果见图2 。 结果表明，吸附过程由相对较快的阶段和相对 较慢的阶段两段所组成。这是由于初始阶段中污染 物浓度高，且凹土中裸露的活性吸附中心比例高，因 此反应的推动力大，反应速度快。随着吸附时间的 推移，废水中污染物浓度逐渐降低，凹土中的活性吸 附中心渐渐被污染物所覆盖，反应的推动力减少，反 应速度减慢。针对不同的起始浓度，可选择适当的 吸附时间。 水 、 * 盘 稍 图1吸附剂投加量对去除率的影响 F i g ．1 E f f e c to fs o r b e n td o s a g eo nd e g r a d a t i o nr a t e 母 、 哥 餐 啪 01 02 03 l J4 ‘J5 0 6 0 ． 吸附时间l a t i n 图2吸附时间对去除率的影响 F i g ．2 E f f e c to fa b s o r p t i o nt i m eo nd e g r a d a t i o nr a t e 2 ．3 不同初始浓度对吸附效果的影响 吸附时间为4 0 m i n ，吸附荆用量为5 ％的吸附条 件下，不同活性艳蓝K N R 初始浓度的吸附效果 如图3 所示。结果表明，吸附时间和吸附剂用量一 定时，随着起始浓度的增加，去除率呈下降趋势。 水 、 哥 笾 稍 2 0 ’ 7 0 1 2 0 1 7 0 起始浓度／ m g ‘L - 1 图3 起始浓度对去除率的影响 F i g ．3 E f f e c to fd i f f e r e n ti n i t i a lc o n c e n t r a t i o n o nd e g r a d a t i o nr a t e 2 ．4 p H 值的影响 在活性艳蓝K N R 浓度为1 0 0 m g ／L ，吸附剂 万方数据 第4 期严群芳改性凹土处理印染废水1 4 9 用量为3 ％，吸附时间为4 0 m i n 的条件下，将活性艳 蓝K N R 水溶液与改性凹土配成悬浮液，用H c l 和N a O H 溶液调节p H 值，不同p H 值下的吸附结果 如图4 所示。图4 表明，p H 值小于7 时，p H 值越 小，脱色效果越好，p H 值大于7 时，p H 值越大，脱色 效果越好。这是因为，在强酸性条件下，染料分子含 有亲质子基团，极性极大，容易被吸附到阳离子凹土 颗粒上。在强碱性条件下，染料溶液的等电点电位 降低，易发生聚沉，这种聚沉作用使得阳离子凹土对 染料的吸附作用增强【1 1 | 。然而，总的来说p H 值对 去除率的影响不大。 3结论 P D M D A A C 一凹土吸附剂的最佳用量、吸附时 间与溶液中活艳蓝K N R 的起始浓度有关，溶液 的p H 值对去除率的影响较小，当活性艳蓝浓度为 参考文献 母 、 普 簪 稍 4O H p H 值 图4p H 值对吸附效果的影响 F i g ．4 E f f e c to fs o l u t i o np Ho nd e g r a d a t i o nr a t e 1 0 0 m g ／L 时。吸附剂用量5 ％，吸附时间4 0 m i n ，模 拟废水中的活性艳蓝K N R 的吸附去除率达到 9 7 ．5 ％。P D M D A A C 一凹土具有良好的吸附性能， 在印染废水处理中可部分代替活性炭，因其价格低 廉，可降低处理成本。 [ 1 ] 邹龙生，欧光川，张敏，等．印染废水处理技术及进展[ J ] ．山东化工，2 0 0 5 ，3 4 6 1 5 一1 8 ．。 [ 2 ] 彭会清，许开．印染废水处理方法进展与述评[ J ] ．南方冶金学院学报，2 0 0 3 ，2 4 4 5 7 6 1 ． [ 3 ] 瓮亮，吴赞敏，李洪霞．印染废水的处理方法及进展[ J ] ．印染助剂，2 0 0 5 ，2 2 1 1 7 一1 0 ． [ 4 ] 平青，程鸿德．印染废水治理研究现状[ J ] ．地质地球化学，2 0 0 1 ，2 9 4 8 6 9 1 ． [ 5 ] 胡涛，汪玉祥，许干，等．印染废水的治理研究[ J ] ．江苏环境科技，2 0 0 5 ，1 8 4 9 一1 2 ． [ 6 ] 蒋少军．印染废水处理的探讨[ J ] ．染料工业，2 0 0 2 ，3 9 4 3 9 4 2 ． [ 7 ] 黄川徽．凹凸棒石对重金属的吸附及其酸溶动力学研究[ D ] ．合肥合肥工业大学，2 0 0 4 1 1 ． [ 8 ] 郑自立，宋绵新，易发成，等．中国坡缕石[ M ] ．北京地质出版社，1 9 9 7 5 3 5 7 ． [ 9 ] 宋仁峰，杨利营，盛京，等．纳米凹凸棒土的表面修饰及表征[ J ] ．硅酸盐通报，2 0 0 3 ，2 2 3 3 6 4 0 ． [ 1 0 ] 赵华章，高宝玉，岳钦艳．二甲基二烯丙基氯化铵 D M D A A C 聚合物的研究进展[ J ] ．．工业水处理，1 9 9 9 ，1 9 6 1 5 ． D y e s t u f fW a s t e w a t e rT r e a t m e n tw i t hM o d i f i e dA t t a p u l g i t e Y A NQ u n √缸略 J i a n g s uF o o dS c i e n c eC o l l e g e ，H u a i a n2 2 3 0 0 3 ，J i a n g s u ，C h i n a A b s t r a c t T h eP D M D A A C - a t t a p u l g i t ei sp r e p a r e dw i t hp o l yd i m e t h y l d i a l l y l a mm o n i u mc h l o r i d e P D M D A A C a n d a t t a p u l g i t ea sr a wm a t e r i a l sa n di su s e da Sa d s o r b e n tt ot r e a tr e a c t i v eb r i l l i a n tb l u eK N Rs i m u l a t e dd y e s t u f f w a s t e w a t e r ．T h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so na d s o r p t i o na b i l i t ya r ee n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eb e s td o s a g e o fa d s o r b e n ta n dt h er e t e n t i o nt i m ea r er e l a t e dt oi n i t i a lc o n c e n t r a t i o no fr e a c t i v eb r i l l i a n tb l u eK N R ．T h ee f f e c t o ft h es o l u t i o np Ho nt h er e m o r a lr a t ei sm i n o r ．F o r10 0 m g ／Lr e a c t i v eb r i l l i a n tb l u eK N R ．w i t ht h ed o s a g eo f a d s o r b e n t5 ％a n dt h er e t e n t i o nt i m e4 0 m i n 。t h er e m o v a lr a t eo fr e a c t i v eb r i l l i a n tb l u eK N ．Ri s9 7 ．5 ％i n s i m u l a t e dd y e s t u f fw a s t e w a t e r ． K e y w o r d s e n v i r o n m e n te n g i n e e r i n g ；r e a c t i v eb r i l l i a n tb l u e ；a b s o r p t i o n ；m o d i f i e da t t a p u l g i t e ；P D M D A A C 万方数据