【集萃網(wǎng)觀察】印染廢水約占整個(gè)紡織工業(yè)廢水量的 ８０％，現(xiàn)已成為紡織工業(yè)清潔生產(chǎn)的一大難題。[１]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(fèi)用昂貴，限制了其應(yīng)用[２]。?? 竹炭質(zhì)地堅(jiān)硬，細(xì)密多孔，具有較大的比表面積和很強(qiáng)的吸附性，已在水質(zhì)處理等領(lǐng)域有所應(yīng)用[３－１０]，但在印染廢水脫色方面尚未見研究報(bào)道﹒我國(guó)的竹資源豐富，勞動(dòng)力成本低，具有生產(chǎn)竹炭的天然優(yōu)勢(shì)，因此，利用竹炭處理印染廢水具有較好的應(yīng)用前景。 為了提高竹炭的吸附效果，本實(shí)驗(yàn)研究了竹炭的活化及再生處理對(duì)其吸附脫色效果的影響，確定了活化和再生工藝，并對(duì)比了活化前后竹炭對(duì)各種水溶性染料溶液的吸附脫色效果。 １ 實(shí)驗(yàn) 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(lán) ＲＡＷ、直接翠藍(lán)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(jīng)純化直接使用）﹒硝酸、磷酸、氯化鋅、氫氧化鈉、亞甲基藍(lán)（國(guó)藥集團(tuán)上海化學(xué)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(fēng)干燥箱（上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠），７２１ 型分光光度計(jì)、ＭＰ２００Ｂ 型電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司），ＷＨＹＦ－ ２Ｆ 型恒溫水浴振蕩器（臺(tái)灣瑞比公司），ＳＸ２ 型電阻爐（上海新苗醫(yī)療器械廠）。 １﹒２ 商品竹炭活化 稱取 １０ ｇ 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 ６-３０ ｈ，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(jīng)活化處理）置于電阻爐中，在 ３００￣４００ ℃下高溫焙烘 ３０￣９０ ｍｉｎ。 １﹒４ 測(cè)試 １﹒４﹒１ 亞甲基藍(lán)吸附量 將 ０﹒１０ ｇ 活化或再生的竹炭干燥試樣置于 ２５０ｍＬ 錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為 ０﹒２ ｇ／Ｌ 的亞甲基藍(lán)溶液 Ｖ，在 ３０ ℃的恒溫振蕩水浴鍋中振蕩 ３０ ｍｉｎ，過濾后用分光光度計(jì)在濾液的最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，將該吸光度與標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度進(jìn)行比較，按公式計(jì)算出亞甲基藍(lán)吸附量﹕ １﹒４﹒２ 染料溶液的吸附性能 與亞甲基藍(lán)吸附量的測(cè)定方法一致。 ２ 結(jié)果與討論 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(duì)竹炭的活化效果，初步實(shí)驗(yàn)表明，氫氧化鈉的活化效果較為明顯﹒為此，采用正交實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)考察了固液比、處理時(shí)間及氫氧化鈉濃度對(duì)竹炭活化效果的影響，竹炭顆粒的活化結(jié)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(qū)，提高氫氧化鈉溶液的濃度，亞甲基藍(lán)吸附量上升，但隨著濃度的進(jìn)一步提高，吸附量呈下降趨勢(shì)，濃度為 ３ ｍｏｌ／Ｌ 時(shí)吸附量最高﹒固液比（竹炭顆粒與處理液的比例）及處理時(shí)間對(duì)活化效果的影響相對(duì)較小，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著固液比的增大及活化時(shí)間的延長(zhǎng)，活化竹炭顆粒對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量都呈上升趨勢(shì)，但固液比增大及時(shí)間延長(zhǎng)到一定程度后，亞甲基藍(lán)吸附量的增長(zhǎng)變緩﹒從正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的最佳鹼活化處理?xiàng)l件為﹕氫氧化鈉 ３ ｍｏｌ／Ｌ，固液比 １︰１０， 活化 ３０ ｈ。從節(jié)約生產(chǎn)成本等方面綜合考慮，鹼處理活化的最佳條件為﹕氫氧化鈉 ３ ｍｏｌ／Ｌ，固液比１︰８，活化 ２４ ｈ﹒在該條件下處理后竹炭顆粒對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量為 ８﹒２ ｍｇ／ｇ，較活化前提高 １４８﹒５％，活化效果較好。同樣條件下對(duì)商品竹炭粉末進(jìn)行處理，得到產(chǎn)品的亞甲基藍(lán)吸附量為 ３５﹒２ ｍｇ／ｇ（未活化竹炭粉末的亞甲基藍(lán)吸附量為 ２４﹒１ ｍｇ／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 為提高竹炭的重復(fù)利用率，研究了高溫焙烘條件對(duì)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 ６０ ｍｉｎ 后的亞甲基藍(lán)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(nèi)部的染料及其雜質(zhì)被炭化繼而使空隙得到疏通﹔但從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，竹炭灰份也隨著焙烘溫度的升高而增加，所以應(yīng)當(dāng)控制焙烘溫度，宜選 ４００℃。 ２﹒２﹒２ 時(shí)間 從圖 ２ 可以看出，焙烘時(shí)間延長(zhǎng)，竹炭再生后的吸附量先增加后降低﹒原因可能是焙烘時(shí)間較短時(shí)，竹炭?jī)?nèi)的雜質(zhì)尚未完全降解，其通道未完全被打開，導(dǎo)致吸附量還有升高的余地，當(dāng)時(shí)間足夠長(zhǎng)之后，部分孔隙被炭化損壞，吸附量下降﹒實(shí)驗(yàn)中觀察到竹炭灰份隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加也証明了此點(diǎn)﹒所以，焙烘時(shí)間選擇 ６０ ｍｉｎ。 綜上可知，高溫焙烘再生的最佳工藝條件為﹕４００℃焙烘 ６０ ｍｉｎ﹒在該條件下再生處理的商品竹炭粉末吸附量為 ２１﹒２ ｍｇ／ｇ，再生后的吸附能力可恢復(fù) ８８％。 ２﹒３ 水溶性染料溶液的吸附性能 由圖 ３ 可知，經(jīng)過活化處理的竹炭對(duì)各種水溶性染料溶液的吸附量都有提高，其中對(duì)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(duì) Ｋ型活性染料活性紅Ｋ－２ＢＰ的吸附效果較差。顯然，染料種類及結(jié)構(gòu)對(duì)竹炭的吸附脫色效果有很大的影響，還值得進(jìn)一步研究。 ３ 結(jié)論 活化最佳處理工藝為﹕氫氧化鈉濃度 ３ ｍｏｌ／Ｌ，固液比 １︰８，活化 ２４ｈ﹔再生最佳工藝條件為﹕４００℃焙烘 ６０ｍｉｎ。經(jīng)過活化處理的竹炭對(duì)各種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(duì) Ｘ 型活性染料的吸附效果好于其他類水溶性染料﹔染料種類及結(jié)構(gòu)對(duì)竹炭的吸附脫色效果有很大的影響，還值得進(jìn)一步研究。 來源: 印染在線 作者：王 強(qiáng)，范雪榮，袁久剛，劉 海（教育部生態(tài)紡織重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江南大學(xué)， 江蘇無錫 ２１４１２２） 作者簡(jiǎn)介﹕ 王 強(qiáng)（１９７３－ ），男，黑龍江佳木斯人，副教授，在讀博士，主要研究生態(tài)紡織加工、印染廢水處理等﹒
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