印染废水脱色用竹炭的活化与再生

Posted 2023-01-12 再生

篇首语：知是行的主意,行是知的功夫。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了印染废水脱色用竹炭的活化与再生相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

﹕竹炭有較大的比表面積和吸附性，在印染廢水處理中具有廣泛的應用前景﹒為了提高商品竹炭的吸附脫色性能，對竹炭的氫氧化鈉活化及高溫焙烘再生進行了研究﹒結果表明﹕活化最佳處理工藝為氫氧化鈉濃度3mol/L，固液比1︰8活化24h﹔再生最佳，工藝條件為400℃焙烘60min﹒活化后的竹炭對各种水溶性染料溶液的吸附脫色效果具有不同程度的提高﹒
關鍵詞﹕竹炭﹔活化﹔再生﹔脫色﹔印染廢水
印染廢水約占整個紡織工業廢水量的80%，現已成為紡織工業清洁生產的一大難題。利用活性炭可以有效去除廢水中的活性、鹼性、直接染料等水溶性染料，但是活性炭的再生費用昂貴，限制了其應用。
竹炭質地堅硬，細密多孔，具有較大的比表面積和很強的吸附性，已在水質處理等領域有所應用[3-10]，但在印染廢水脫色方面尚未見研究報道﹒我國的竹資源丰富，勞動力成本低，具有生產竹炭的天然优勢，因此，利用竹炭處理印染廢水具有較好的應用前景。
為了提高竹炭的吸附效果，本實驗研究了竹炭的活化及再生處理對其吸附脫色效果的影響，确定了活化和再生工藝，并對比了活化前后竹炭對各种水溶性
染料溶液的吸附脫色效果。
1實驗
1﹒1材料及儀器
商品竹炭顆粒(10目)、竹炭粉末(40-60目)(宜興金凱德竹炭有限公司)﹒弱酸普拉艷藍RAW、直接翠藍GL、直接大紅4BS、活性紅X-3B、活性紅M-8B、活性紅K-2BP(天津市順意化工染料有限公司，未經純化直接使用)﹒硝酸、磷酸、氯化鋅、氫氧化鈉、亞甲基藍
(國藥集團上海化學試劑有限公司，均為分析純)。
儀器﹕HH-6型電熱恒溫水浴鍋(江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司)，101A-1型電熱鼓風干燥箱(上海市實驗儀器總厂)，721型分光光度計、MP200B型電子天平(上海精密科學儀器有限公司)，WHYF-2F型恒溫水浴振蕩器(台灣瑞比公司)，SX2型電阻爐(上海新苗醫療器械厂)。
1﹒2商品竹炭活化
稱取10g竹炭按不同的固液比在濃度為1-6mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡處理6-30h，之后用水漂洗到近中性，充分干燥。
1﹒3商品竹炭再生
將吸附飽和的商品竹炭粉末(未經活化處理)置于電阻爐中，在300-400℃下高溫焙烘30-90min。
1﹒4測試
1﹒4﹒1亞甲基藍吸附量
將0﹒10g活化或再生的竹炭干燥試樣置于250mL錐形瓶中，加入質量濃度為0﹒2g/L的亞甲基藍溶液V，在30℃的恒溫振蕩水浴鍋中振蕩30min，過濾后用分光光度計在濾液的最大吸收波長處測定吸光度，將該吸光度与標准溶液的吸光度進行比較，按公式計算出亞甲基藍吸附量﹕

1﹒4﹒2染料溶液的吸附性能
与亞甲基藍吸附量的測定方法一致。
2結果与討論
2﹒1竹炭氫氧化鈉活化
為提高竹炭的吸附脫色能力，研究了硝酸、磷酸、氯化鋅和氫氧化鈉對竹炭的活化效果，初步實驗表明，氫氧化鈉的活化效果較為明顯﹒為此，采用正交實驗，詳細考察了固液比、處理時間及氫氧化鈉濃度對竹炭活化效果的影響，竹炭顆粒的活化結果見表1。

由表1可知，影響活化效果的主要因素為氫氧化鈉的濃度，在低濃度區，提高氫氧化鈉溶液的濃度，亞甲基藍吸附量上升，但隨著濃度的進一步提高，吸附量呈下降趨勢，濃度為3mol/L時吸附量最高﹒固液比(竹炭顆粒与處理液的比例)及處理時間對活化效果的影響相對較小，在實驗范圍內，隨著固液比的增大及活化時間的延長，活化竹炭顆粒對亞甲基藍的吸附量都呈上升趨勢，但固液比增大及時間延長到一定程度后，亞甲基藍吸附量的增長變緩﹒從正交實驗數据得出的最佳鹼活化處理條件為﹕氫氧化鈉3mol/L，固液
比1︰10，活化30h。從節約生產成本等方面綜合考慮，鹼處理活化的最佳條件為﹕氫氧化鈉3mol/L，固液比1︰8，活化24h﹒在該條件下處理后竹炭顆粒對亞甲基藍的吸附量為8﹒2mg/g，較活化前提高148﹒5%，活化效果較好。同樣條件下對商品竹炭粉末進行處理，得到產品的亞甲基藍吸附量為35﹒2mg/g(未活化竹炭粉末的亞甲基藍吸附量為24﹒1mg/g)，較未活化前提高46﹒1%，吸附效果較明顯。
2﹒2竹炭高溫焙烘再生的影響因素
2﹒2﹒1溫度
為提高竹炭的重复利用率，研究了高溫焙烘條件對未活化商品竹炭粉末的再生效果﹒圖1為吸附飽和的竹炭在不同溫度下焙烘60min后的亞甲基藍吸附情況。

從圖1可以看出，隨著溫度的升高，竹炭粉末的再生效果也隨之提高，可能是在高焙烘溫度下，竹炭孔隙內部的染料及其雜質被炭化繼而使空隙得到疏通﹔但從實驗現象分析，竹炭灰份也隨著焙烘溫度的升高而增加，所以應當控制焙烘溫度，宜選400℃。
2﹒2﹒2時間

從圖2可以看出，焙烘時間延長，竹炭再生后的吸附量先增加后降低﹒原因可能是焙烘時間較短時，竹炭內的雜質尚未完全降解，其通道未完全被打開，導致吸附量還有升高的余地，當時間足夠長之后，部分孔隙被炭化損坏，吸附量下降﹒實驗中觀察到竹炭灰份隨著時間的延長逐漸增加也証明了此點﹒所以，焙烘時間選擇60min。
綜上可知，高溫焙烘再生的最佳工藝條件為﹕400℃焙烘60min﹒在該條件下再生處理的商品竹炭粉末吸附量為21﹒2mg/g，再生后的吸附能力可恢复88%。
2﹒3水溶性染料溶液的吸附性能

由圖3可知，經過活化處理的竹炭對各种水溶性染料溶液的吸附量都有提高，其中對活性紅X-3B吸附效果變化最為明顯，吸附量提高了63﹒5%﹒而對K型活性染料活性紅K-2BP的吸附效果較差。顯然，染料种類及結构對竹炭的吸附脫色效果有很大的影響，還值得進一步研究。
3結論
活化最佳處理工藝為﹕氫氧化鈉濃度3mol/L，固液比1︰8，活化24h﹔再生最佳工藝條件為﹕400℃焙烘60min。經過活化處理的竹炭對各种水溶性染料溶液的吸附量較活化前都有所提高，其中竹炭對X型活性染料的吸附效果好于其他類水溶性染料﹔染料种類及結构對竹炭的吸附脫色效果有很大的影響，還值得進一步研究。
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