分散染料废水处理

Posted 2023-01-13 粘土

篇首语：自由的生活方式是借知识和洞察获得的。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了分散染料废水处理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

分散染料废水是难处理的工业有机废水之一，其中含有大量的染料中间体及未回收的染料，每生产1 t染料，有2％的产品随废水流失。分散染料废水有机物浓度大，色度高，毒性强。采用生物法处理染料废水已有很多年，但常规方法难以深度治理，目前对这类废水还缺乏经济有效的处理技术实现达标排放。

粘土是一种分布广泛且廉价的天然矿物，是由硅氧四面体和铝氧八面体组成的具有层状结构的硅酸盐矿物，具有很好的吸附性。有机粘土是基于粘土层间距的特殊性质而研发的一种新型环保材料。粘土经过季铵盐阳离子表面活性剂改性后，可提高粘土表面的疏水性，对废水中有机物的亲和力大大增强，同时增大了粘土的层间距，增强了对污染物的吸附性能，吸附容量可提高1O-3O倍。

李署等人研究了PAM在天然膨润土上的吸附行为，认为膨润土是性价比较高的处理材料。朱利中等人、刘娜等人采用有机粘土分别对苯胺、苯酚、硝基苯酚、低浓度菲等吸附条件及机理进行了较深入的研究，为有机粘土处理染料废水提供了理论基础。本文研究有机粘土对分散染料废水的吸附行为。

1材料与方法

1.1试验材料

有机粘土：经过十六烷基三甲基溴化铵(HDT.MA)改性的有机粘土，购买自浙江某公司，外观呈白色，干粉粒度200目I>97％。供试水样：取自浙江某染料厂调节池，该废水经过混凝预处理得到试验用水，试验用水水质见表1。

1.2吸附试验

准确称取0.5，1.5，2.5，5.0g有机粘土，分别放人100mL广口三角瓶中，用量筒量取50mL水样，倒人预先放置有机粘土的三角瓶中摇匀。室温下将装有样品的三角瓶放人恒温水浴振荡器中，振荡强度150r／min，振荡20min后取出静置12h。在3600r／min转速下离心分离10rain，取上清液测COD。

1.3分析方法

为了进一步验证分散染料废水中的有机污染物是否进入有机粘土的片层间，对吸附前后的有机粘土分别进行了ⅪⅢ(x射线衍射)分析。通过Fr—m(傅里叶变换红外光谱)，分析了废水中可能含有污染物质的官能团。XRD分析采用日本理学(RIGAKU)D／max—rA型x一射线衍射分析仪；Fr—IR分析采用德国BRUKER公司VECTOR22型傅立叶变换红外光谱仪，以溴化钾压片法制样测定。

1.4固体样品制备

在45cC恒温水浴锅中，将一定质量的废水蒸发至恒重，对残渣进行FT—m检测。将吸附后的有机粘土离心分离，在45℃烘箱中烘制6h后研磨备用，进行XRD检测。

2结果与讨论

2.1吸附等温线

准确称取0.5，1.5，2.5，5.0g有机粘土，分别加入50mL废水中，不调节废水的pH值，恒温水浴振荡20min进行吸附试验，结果如图1所示。当有机粘土投加量为O.5g时，吸附量达到最大(374.29mg／g)。有机粘土吸附分散染料废水的吸附等温线上翘。

吸附是分子被有机粘土颗粒表面束缚的一种物理化学过程。颗粒物从水中吸附憎水有机污染物的量与颗粒物中有机质含量密切相关，当有机物在水中含量增高接近其溶解度时，有机污染物在颗粒物上的吸附等温线呈直线。分散染料废水中同时含有芳香族化合物和脂肪族化合物，有机粘土通过分配作用吸附脂肪族化合物，吸附量较高，由于有机粘土层间的有机相不是纯的烷基有机相，是由烷基和脂肪族化合物混合而成，因此化合物吸附能力进一步提高，使吸附等温线上翘。

2.2pH值对COD去除率的影响

在一系列广口锥形瓶中分别加入0.5，1.5，2.5，5.0g吸附剂，通过加人浓硫酸或5mol／L的NaOH溶液调节pH值后，分别量取50mL废水倒入锥形瓶中，废水与有机粘土充分混合，室温下恒温振荡2omin，取出后在室温下静置12h，将样品离心分离，进行分析测定。

从图2可以看出，随着pH值的不断变化，COD去除率也相应发生变化。废水在酸性和碱性条件下，COD去除率较高，在中性条件下COD去除率较低。

废水中有机污染物的去除率与其在废水中存在的状态有关。生产分散染料的原料一般均有一NO2、一NH2、一C00H等官能团，这些官能团中氨基是典型的碱性基团，一COOH则是典型的酸性基团。含有一NH2的物质具有碱的特性，带有一COOH的物质又具有酸的特性，随着pH值的改变，废水中的H或OH一浓度不断变化，使废水中有机污染物质的电离受到抑制，溶解度降低，污染物的疏水性增强，更加有利于有机污染物溶解到有机粘土中，因此酸性、碱性条件下COD去除率高于其他条件下的COD去除率。

2.3粘土投加量对COD去除率的影响

室温下量取50mL废水，当废水初始浓度、废水量一定时，改变有机粘土投加量，研究有机粘土投加量与吸附量之间的关系，实验结果见图3。随着有机粘土投加量的不断增加，吸附量逐渐降低。当投加0.5g有机粘土时，吸附量达到最大，投加5.0g有机粘土时吸附量较低，综合考虑COD去除率，试验过程中有机粘土投加量为1.5g为宜。

2.4废水浓度对COD去除率的影响

图4是废水浓度与COD去除效果的关系图。在一系列广口锥形瓶中，取1.5g有机粘土，不调节废水pH值，将50mL不同浓度的废水与有机粘土充分混合进行吸附试验，结果显示随着废水浓度的降低，COD去除率逐渐升高，但废水COD质量浓度低于2800Ing／L时，COD去除率增长缓慢，因此采用有机粘土吸附分散染料废水时，废水COD质量浓度不宜低于2800mg／L。

2.5傅里叶变换红外光谱(FT—m)分析

图5为分散染料废水的红外光谱图。在官能团振动吸收区3405cm-1附近的吸收峰峰形尖锐，是游离羟基的伸缩振动吸收。在波数1559cm～、1466cmI1附近的吸收峰峰形尖锐且数量多，这是由于苯环骨架变形振动所致。在1559cm_1附近的吸收峰是C=C—C=C的反对称收缩。在指纹区1466am～、1347am-1附近出现一c的弯曲振动吸收峰。在1200～1000am_1附近出现的吸收峰是C—O伸缩振动，不同醇的伸缩振动频率不同，伯醇、仲醇、叔醇振动频率依次递减，1143cm～、1l18cm～、1054am-1分别对应伯醇、仲醇、叔醇。在1118cmI1附近为一CH一(CH3)2的弯曲振动。

2.6有机粘土x射线衍射(Ⅺm)分析

由图6可知，有机粘土在吸附分散染料废水前、后的层间距发生了变化。吸附前有机粘土层间距d(001)=20.9214nm，吸附分散染料废水后层间距d(001)=21.3268nm，这是有机污染物进入到有机粘土层间的结果。

分散染料废水中有机物主要由二部分构成，一部分是分散染料如分散蓝、分散橙、分散红、分散黄等，另一部分就是染料生产过程中产生的中间体。这些有机物分子较小，结构上不含有水溶性基团如磺酸基，但含有强碱性基团。分散染料不能很好地溶解在水中，一般微溶于水，由于其良好的细度，并借助分散剂，能够均匀地分散在水中。因此有机污染物能够很好地溶解在有机粘土颗粒物有机相中，致使层间距增大。

3结论

(1)有机粘土对分散染料废水的吸附等温线呈上翘的形状，当有机粘土投加量为0.5g时，吸附量达到最大(374.29mg／g)。

(2)在吸附剂用量、废水量相同条件下，COD去除率随pH值的变化而变化，在中性条件下COD去除率较低，碱性、酸性条件下COD去除率较高。同时COD去除率随废水浓度的降低逐渐升高，说明低浓度废水有利于有机粘土对废水中有机污染物的吸附，但废水COD不宜太低，一般不低于2800mg／L。

(3)有机粘土吸附废水后，吸附剂层间距增大，说明废水中的有机污染物进人到有机粘土中。