沈吉利

（1.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310058；2.浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院，浙江寧波 315100）

竹炭對(duì)染料廢水的吸附性能試驗(yàn)

沈吉利1，2

（1.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310058；2.浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院，浙江寧波 315100）

以竹炭活性炭為主要原料，采用NaOH微波改性法對(duì)其進(jìn)行改性，將改性前后的2種竹炭分別在不同條件下對(duì)分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑、分散黃Y114進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附，考查了不同的吸附時(shí)間、pH對(duì)竹炭吸附能力的影響，得到了改性竹炭對(duì)各種染料的最佳吸附條件。結(jié)果表明，改性后的活性炭吸附能力明顯增強(qiáng)，對(duì)廢水中染料的吸附效果更好，此方法簡單易行，成本較低，具有較好的應(yīng)用前景。

竹炭；微波；改性；染料廢水

紡織工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了染料生產(chǎn)的發(fā)展。目前世界染料年產(chǎn)量為1 000～1 100 t，而我國年產(chǎn)量已達(dá)310～350 t，這其中大約有10%～15%的染料會(huì)直接隨廢水排入環(huán)境中。廢水中含有多種具有生物毒性或三致性能的有機(jī)物，難以采用常規(guī)方法進(jìn)行治理。尤其是廢水中殘存的染料組分即使?jié)舛群艿停湃胨w也會(huì)造成水體透光率降低，導(dǎo)致水體生態(tài)系統(tǒng)的破壞，而且染料初步降解后的產(chǎn)物多為聯(lián)苯胺等一些致癌的芳香類化學(xué)物。

染料廢水處理的技術(shù)主要有混凝法、生化法、吸附法氧化、超聲波降解法、超臨界水氧化技術(shù)（SCWO）、低溫等離子體化學(xué)法等［1］。染料廢水的處理方法很多，主要有氧化、吸附、膜分離、絮凝、生物降解等。吸附作為一種最有前景的水處理技術(shù)之一，一直為國內(nèi)外眾多研究者所青睞。日本已率先利用竹炭的吸附性能并將其應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域，并且已有許多值得借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。國內(nèi)在這方面的研究也取得初步的進(jìn)展。張齊生等［2］研究了竹炭對(duì)水中總余氯、有機(jī)磷等有機(jī)物污染的凈化能力，效果很顯著。另外，王秀芳等［3］進(jìn)行了苯酚在竹炭上的吸附平衡和動(dòng)力學(xué)研究，楊磊等［4］進(jìn)行了竹炭對(duì)甲醛的吸附性能研究，張啟偉等［5］進(jìn)行了竹炭對(duì)飲用水中氟離子的吸附條件研究。但有關(guān)竹炭對(duì)有機(jī)染料吸附性能方面的研究還較少。試驗(yàn)系統(tǒng)研究微波改性前后的竹炭對(duì)分散黃?Y114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑四種染料的吸附規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 染料溶液的配制及染料最大吸收波長的測定

將分散黃?Y114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑四種染料分別配成1.0 g·L-1的溶液，離心去除溶液中的不溶物，將不溶物干燥后，測得其重量，然后計(jì)算離心后溶液的濃度。

因試驗(yàn)用可見分光光度計(jì)測定吸光度，故所用染料的最大吸收波長為可見光區(qū)波長，故測得分散黃?Y114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑的最大吸收波長分別為442，519，570和585 nm。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定

分別將黃?Y114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑4種溶液稀釋成不同濃度的溶液，并在最大吸收波長處測定吸光度，以吸光度對(duì)濃度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線求得回歸方程。

1.3 竹炭的預(yù)處理

稱取500 g竹炭，用蒸餾水沖洗后，烘干待用。

1.4 改性竹炭的制備

配制3 mol·L-1的NaOH溶液4 L，稱取500 g竹炭，按固液比1∶8的比例［6］，將竹炭靜止浸泡24 h后，用微波（高火）加熱10 min，傾去溶液，再加4 L水用微波加熱10 min，如此清洗3次后烘干待用。

1.5 竹炭在不同吸附條件下的吸附規(guī)律

1.5.1 不同吸附時(shí)間下竹炭對(duì)染料的吸附規(guī)律

準(zhǔn)確移取50mg·L-1的染液50 mL，加入一定量竹炭（分散黃?114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑竹炭用量分別為0.8，1.0，0.8和0.8 g），以蒸餾水為對(duì)照，在室溫下分別振蕩1，2，3，4，6，8，10，12，24，28，30和48 h，測其吸光值，減去相應(yīng)對(duì)照液吸光值后，從而得到吸附后濃度。

吸附率／%＝（C起始-C吸附后）×100。

吸附量／（mg·g-1）＝（C起始-C吸附后）×0.05／m。

其中C為染液濃度，m為竹炭量。得到規(guī)定時(shí)間里每克炭在每升溶液中吸附染料的毫克數(shù)，求吸附時(shí)間的影響。

1.5.2 不同pH下竹炭對(duì)染料的吸附規(guī)律

準(zhǔn)確移取50 mg·L-1的染液50 mL，將溶液的pH分別調(diào)為4，5，6，7，8，9和10，加入一定量竹炭（分散黃?114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑的竹炭用量分別為1.2，0.8，1.2，1.2 g），以蒸餾水為對(duì)照，在室溫下振蕩24 h，測其吸光值，減去相應(yīng)對(duì)照液吸光值后，可得吸附后濃度。

吸附率／%＝（C起始-C吸附后）×100。

吸附量／（mg·g-1）＝（C起始-C吸附后）×0.05／m。

得到每克炭在規(guī)定時(shí)間里在每升溶液中吸附染料的毫克數(shù)，求取吸附時(shí)間的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸附時(shí)間的影響

采用NaOH微波改性法對(duì)竹炭改性。試驗(yàn)不同吸附時(shí)間、用量及pH下改性前后竹炭的吸附規(guī)律（圖1）。

圖1 4種染料不同吸附時(shí)間的吸附率和吸附量

由圖1可知，①改性前后竹炭的吸附率、吸附量都隨著吸附時(shí)間增長而增大，吸附時(shí)間達(dá)28 h后，吸附基本達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)；②用NaOH微波改性后的竹炭比起改性前對(duì)各種染料的吸附能力有了明顯的提高；③竹炭對(duì)染料的吸附是有針對(duì)性的：對(duì)于波長較短的分散黃?Y114和分散大紅2S?R，竹炭的吸附率高達(dá)80%，90%，甚至100%，但對(duì)于波長較長的分散紅玉73＃和ECT?黑，吸附率只有20%，40%左右。

2.2 pH的影響

由圖2可知，盡管每種染料對(duì)pH的要求有所不同，但在最佳吸附pH下，相比未改性竹炭，改性對(duì)每種染料的吸附率都有明顯增大。

圖2 4種染料不同pH值下的吸附率和吸附量

3 小結(jié)

采用NaOH微波改性法對(duì)竹炭進(jìn)行改性，研究改性前后對(duì)染料吸附能力的變化，結(jié)果顯示，無論在何種吸附條件下，改性后的竹炭對(duì)染料的吸附能力都明顯增大；不同染料，竹炭的吸附能力不同，對(duì)于最大吸收波長較小的染料吸附率明顯較大。

試驗(yàn)表明，改性竹炭對(duì)分散黃?Y114的最佳吸附時(shí)間為28 h，最佳吸附pH為7；分散大紅2S?R的最佳吸附時(shí)間為28 h，最佳吸附pH為10；分散紅玉73＃的最佳吸附時(shí)間為28 h，最佳吸附pH為5；ECT?黑的最佳吸附時(shí)間為28 h，最佳吸附pH為6。

NaOH微波改性法成本低，操作簡單，改性效果明顯，在染料廢水處理方面具有較強(qiáng)的可行性。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 劉冬蓮.染料廢水處理方法的研究進(jìn)展［J］.河南化工，2004（12）：5-7.

［2］ 張齊生，周建斌.竹炭的神奇功能人類的健康衛(wèi)士［J］.林產(chǎn)工業(yè)，2007，34（1）：3-9.

［3］ 王秀芳，張會(huì)平，肖新顏，等.苯酚在竹炭上的吸附平衡和動(dòng)力學(xué)研究［J］.功能材料，2005，36（5）：746-749.

［4］ 楊磊，陳清松，賴壽蓮，等.竹炭對(duì)甲醛的吸附性能研究［J］.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2005，25（1）：77-80.

［5］ 張啟偉，王桂仙.竹炭的微波處理方法與效果的研究［J］.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2005，12（25）：94-96.

［6］ 王強(qiáng)，范雪榮，袁久剛，等.印染廢水脫色用竹炭的活化與再生［J］.印染助劑，2007，4（24）：20-22.

（責(zé)任編輯：張瑞麟）

X 703 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

A

0528?9017（2014）01?0108?03

文獻(xiàn)著錄格式：沈吉利.竹炭對(duì)染料廢水的吸附性能試驗(yàn)［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（1）：108-111.

2013?08?14

沈吉利（1985-），女，浙江湖州人，本科，從事農(nóng)業(yè)推廣研究工作。E?mail：286336147＠qq.com。