染料廢水高效經(jīng)濟(jì)處理方法

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:隨著印染工業(yè)的發(fā)展，染料廢水日漸成為危害生態(tài)環(huán)境和人體健康的因素。如何高效經(jīng)濟(jì)地處理染料廢水成為了社會當(dāng)前研究的重點。目前有很多方法被用來除去廢水中的染料，而吸附因其操作簡便，價格低廉，效果明顯等優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，越來越多的學(xué)者開始研究碳納米管的吸附性能。

研究結(jié)果表明，碳納米管對水中重金屬離子、鹵代有機(jī)物、多環(huán)芳烴等污染物均具有較高的吸附性能。A.K.Mishra等研究了碳納米管對不同偶氮染料的吸附性能，發(fā)現(xiàn)對金黃和剛果紅都有良好的吸附效果，其吸附量分別達(dá)到了141、148mg/g。

YunjinYao等研究了碳納米管對甲基橙的吸附性能，研究結(jié)果表明其對甲基橙的最大吸附量僅為51.74mg/g，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到實際應(yīng)用的要求。筆者通過對碳納米管進(jìn)行改性，顯著提高了其吸附性能，并探討了pH、吸附劑的量、時間、溫度對吸附性能的影響。此外，通過動力學(xué)與熱力學(xué)模擬研究了改性碳納米管對甲基橙的吸附機(jī)理。

1材料與方法

1.1實驗儀器與試劑

儀器：紫外-可見分光光度計（UV-2550，日本島津）；集熱式恒溫磁力攪拌器（DF-101S，河南省予華儀器公司）。試劑：羧基碳納米管（CNT/COOH）（中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司）；聚乙烯亞胺（PEI）；甲基橙（MO）（阿拉丁試劑公司）。

1.2改性碳納米管的制備

取9.6g聚乙烯亞胺（PEI）于燒杯中，加入10mL去離子水?dāng)嚢杈?，取黑色羧基碳納米管粉末（CNT/COOH）2.4g緩慢加入上述溶液中，持續(xù)攪拌2h。然后將其在100℃下干燥10h，得到的產(chǎn)物用去離子水洗滌，抽濾，烘干。最后，干燥的產(chǎn)物研磨過0.064mm（250目）篩，留待備用。

1.3吸附試驗

取0.002g樣品于25mL的比色管中，加入20mL一定濃度的甲基橙溶液，25℃下攪拌2h后，離心取上清液。用紫外-可見分光光度計在463nm處測定吸附后甲基橙溶液的濃度。

吸附量和去除率按照下列公式計算：

式中：qt——樣品對甲基橙的吸附量，mg/g；

C0——甲基橙溶液的初始質(zhì)量濃度，mg/L；

Ct——吸附后甲基橙溶液的質(zhì)量濃度，mg/L；

V——加入溶液的體積，mL；

M——加入吸附劑的質(zhì)量，g；

Re——去除率，%。

2結(jié)果與分析

2.1pH對吸附性能的影響

pH是影響吸附過程的重要因素，其影響吸附劑表面的電荷分布情況。pH測試實驗過程如下：取0.002g吸附劑加入到20mL、80mg/L的甲基橙溶液中，在25℃下攪拌2h后，取樣，離心，測定濃度，計算吸附量。不同pH下甲基橙的吸附量如圖1所示。

由圖1可見，在pH=3.93時吸附達(dá)到了最大吸附量777.83mg/g。

甲基橙作為一種酸堿指示劑在不同酸度下會發(fā)生顏色的變化，其變色范圍是pH＜3.1時變紅，3.1~4.4時呈橙色，pH＞4.4時變黃。甲基橙在中性或是堿性中是以磺酸鈉鹽的形式存在，而在酸性條件下轉(zhuǎn)化為磺酸，這樣酸性的磺酸基與分子內(nèi)的堿性二甲氨基形成對醌結(jié)構(gòu)，由于甲基橙分子結(jié)構(gòu)的改變使得其紫外最大吸收波長有可能發(fā)生變化。

通過研究不同pH下的紫外光譜曲線發(fā)現(xiàn)在pH低于3.93時甲基橙的最大吸收波長發(fā)生了變化，這就使得實驗過程中必須選擇合適的酸堿度。因此結(jié)合圖1吸附實驗的pH，最終范圍控制在3.93~10.83。綜上所述，最終確定了實驗的最適pH為3.93。

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