【集萃網(wǎng)觀察】前言：稀土元素系元素周期表第三副族中的鈧、釔和鑭系元素的總稱，共包含鈧(sc)，釔(Y)及鑭系中的鑭 (La)，鈰(Ce)，鐠(Pr)和釹(Nd)等17個元素�！跋⊥痢币辉~是18世紀沿用下來的名稱，因為當時用于提取這類元素的礦物比較稀少，且獲得的氧化物外觀酷似土壤，難熔化，難溶于水，且難分離，因而稱之為稀土。
從染色機理來看，稀土元素能與染液中酸性、弱酸性、中性染料中的一OH、一N=N一、一COOH、一SO3H 等基團通過靜電引力作用，以稀土元素離子為中心，與有機配位體形成離子配位鍵，導致染料共軛體系發(fā)生變化，從而使染料分子中的電子更易激發(fā)，吸收較長的光波，加深染料的顏色。此外，聚酰胺(錦綸)纖維的大分子鏈上存在的酰胺基和氨基，可以與稀土元素的絡合離子發(fā)生作用，形成“纖維一稀土元素離子一染料” 三元絡合物結構，藉此提高上染率。本試驗重點考察了稀土對錦綸織物酸性染料染色效果的影響。
1 試驗
1.1 儀器與設備
HBG-12染色機，SQ09一SenslON1 pH計，AUY120 電子天平，Atlas電腦測色配色儀，Y571摩擦牢度儀， SW一12A耐洗色牢度試驗儀，YGO20B斷裂強度儀。
1.2 材料及染化劑
織物:錦綸。
試劑:苯甲醇(AR)，美佳特酸性紅B-2B(c.L. Acid Red 419，亨斯邁公司)，酸性藍(C.I.Acid Blue 72，青島隆運通國際貿(mào)易有限公司)，碳酸鈰 (Ce2CO3)，氧化鐠(Pr6 O11 )，二氧化鈰(CeO2 )，冰醋酸，平平加O。
1.3 試驗方法
1.3.1 試驗步驟
研究稀土在酸性染料染錦綸中的應用分兩步，第一步是在錦綸低溫染色工藝中，以染料的上染百分率和染色試樣的K/S值及相關染色牢度為指標，篩選出最適合酸性染料染錦綸的稀土，然后優(yōu)選稀土、醋酸和苯甲醇的最佳用量，并確定保溫時間;第二步是在傳統(tǒng)高溫最佳工藝中比較加與不加稀土時染色效果的差別，并討論引入稀土后，傳統(tǒng)染色工藝與低溫染色工藝染色效果的差別。
1.3.2 染色工藝
(1)高溫染色工藝
染色曲線
染色處方
染料/%(oWf) 2
勻染劑(平平加O)/%(owf) 1.6
pH 3.8
皂煮處方
皂片/( L) 2
純堿/(g/L)2
溫度/℃95
時間/min10
浴比1:30
(2)低溫染色工藝
染色曲線
染色處方
染料/%(owf)2
勻染劑(平平加O)/%(owf)1.6
稀土/%(owf)1
苯甲醇/(mE/L)14
pH值3.8
2 結果與討論
2.1 稀土對錦綸染色效果的影響
選擇三種不同的稀土分別及兩兩搭配的混合物 (質量比1：1)，按低溫染色工藝進行染色，然后測試上染率，以及試樣的K/S值和相關染色牢度，結果見表1 和表2。
由表1和表2可以看出，加入稀土對酸性染料染色錦綸織物有明顯的增深效果。另外，加入稀土染色對織物的主要染色牢度基本沒有影響，都能達到較高的級別。比較不同稀土的試驗結果，選擇CeO2 /Pr6011 進行后續(xù)試驗。
2.2 稀土用量的確定
改變CeO2 /Pr6011 ，混合稀土的用量，其它染色處方同1.3.2(2)，對錦綸織物進行染色，上染率見圖1。
從圖l可以看出，稀土用量對酸性藍上染百分率影響不大，但對酸性紅的上染影響較明顯。試驗中發(fā)現(xiàn)，稀土用量過多，染杯底部有很多沉淀，不方便清洗。綜合考慮，取稀土用量1.5%(owf)。
2.3 pH值的確定
取CeO2/Pr6011 混合稀土用量1.5%(owf)，改變 pH值，其它染色處方同2.2，染色結束后測定上染率及織物斷裂強度，結果見圖2和圖3。
從圖3可以看出，兩種酸性染料在錦綸織物上的上染率都隨pH值的降低(醋酸用量增加)而明顯升高，但同時，織物強度也嚴重下降。綜合考慮，取pH值 3比較合適。
2.4 苯甲醇用量的確定
保溫染浴的pH值取3，其它染色處方同2.3，調(diào)節(jié)苯甲醇用量，測定染料上染率，結果見圖4。
由圖4可以看出，隨著苯甲醇用量增大，上染率有所提高，表明苯甲醇有一定的促染作用，且兩種酸性染料均在苯甲醇用量10 mL/L時獲得較高的上染率。這是因為苯甲醇有利于錦綸纖維膨脹，從而減小染料在低溫下向纖維內(nèi)擴散的空間阻力，改善了錦綸纖維的低溫染色性能。綜合考慮染色效果和生產(chǎn)成本，取苯甲醇用量為l0 mL/L。
2.5 保溫時間的確定
苯甲醇用量取1O mL/L，調(diào)節(jié)保溫時間，其它染色處方同2.4，上染率和織物斷裂強度結果見圖5和圖6。
從圖5可以看出，隨著保溫時間的延長，染料上染率逐漸提高。這是由于錦綸纖維結構緊密，延長染色保溫時間，纖維膨化程度提高，有利于染料擴散，上染率隨之提高。但從圖6可以看出，保溫時間過長，纖維損傷程度加大。綜合上染率和織物斷裂強度，以及生產(chǎn)成本等因素，取保溫時間為40 min。
2.6 染色工藝對比試驗
2.6.1 稀土在傳統(tǒng)高溫染色工藝中應用
為進一步證明稀土能提高酸性染料在錦綸織物上的上染率，選擇CeO2 /Pr5 011 �；旌舷⊥�，在傳統(tǒng)高溫染色工藝下，用酸性染料對錦綸織物進行染色，同時不加稀土進行對比試驗。測試上染率以及各項牢度指標，結果見表3。
由表3知，在傳統(tǒng)高溫染色工藝中加入稀土，其染料上染率、織物色深及斷裂強度都有所提高。稀土具有強絡合作用，能進入纖維的無定形區(qū)，借助配位鍵和共價鍵起到交聯(lián)劑的作用，使織物的強力得以提高。
2.6.2 傳統(tǒng)高溫染色工藝與低溫染色工藝的比較
在兩種不同的染色工藝中加入稀土，測試染料上染率及織物各項牢度指標，結果見表4。
注：均采用兩種工藝的最佳工藝處方。
由圖5可知，使用MBBR后，當進水CODcr濃度由 280 mg/L增加到600 mg/L，CODcr 的去除率可達92%以上，色度的去除率基本穩(wěn)定在97%，出水色度低于 20倍，說明MBBR具有很強的抗沖擊負荷能力。其原因有二，一是反應器內(nèi)的生物量很高;二是附著生長在填料上的生物膜隨著微生物不斷增殖而增厚，在受到?jīng)_擊負荷時，外層老化的生物膜對內(nèi)層的生物膜起到緩沖和保護作用，從而使其具有很強的抗沖擊負荷能力。
2.5 MBBR對NH3-N的去除效果
氮類污染物是引起水體富營養(yǎng)化的一個重要原因，因此越來越多的污水處理系統(tǒng)需要考慮脫氮問題。我國制定的《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》對 NH3一N指標的一級排放濃度也做出了明確規(guī)定(低于 15 mg/L)。在HRT為24 h，PDMDAAC投加量0.8 g/L 的條件下，考察不同NH3一N進水濃度下MBBR對NH3-N 的去除效果，結果如圖6所示。
由圖6可知，在系統(tǒng)穩(wěn)定運行階段，雖然進水 NH 3一N的濃度波動較大，但處理后出水的NH3-N濃度非常穩(wěn)定。NH3 一N的去除率達到90%以上，出水氨氮平均濃度低于15 mg/L的排放標準。
3 結論
(I)投加PDMDAAC的移動床生物膜反應器對印染廢水具有良好的處理效果。當HRT為24 h，進水 CODc r在280～600 mg/L，填料填充比例為60%(體積比)時，色度、CODcr 和NH3-N的平均去除率分別為 97% 、92% 和90%。
(2)不同進水CODcr 濃度和NH 3-N濃度的印染廢水經(jīng)MBBR處理后，出水色度都低于20倍，CODcr 和 NH3-N的平均濃度分別低于50 mg/L和15 mg/L，達到了《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》(GB 4287— 1992)的一級排放要求(出水色度為40倍，CODcr 濃度為100 mg/L，NH3-N濃度為15 mg/L)。
(3)移動床生物膜污水處理是一種高效、經(jīng)濟的污水處理工藝，具有很強的抗沖擊負荷特性。與其它工藝相比，MBBR具有掛膜容易、填料不易堵塞、水力停留時間短、不需污泥回流等特點，適合處理生活污水和工業(yè)有機廢水等，應用前景廣闊。
來源 胡耀文 ，來源印染
