張文繪

摘要：利用暖貼廢渣中鐵、碳等有效成分對(duì)純藍(lán)墨水進(jìn)行了吸附脫色及類Fenton處理的實(shí)驗(yàn)，探究了其處理效果及作用機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：暖貼廢渣對(duì)稀釋25倍的純藍(lán)墨水的吸附脫色率最高可達(dá)98.8%；直接對(duì)墨水進(jìn)行廢渣Fenton反應(yīng)和采用類Fenton法對(duì)吸附飽和的廢渣進(jìn)行原位再生后再吸附均具有很好的脫色效果；經(jīng)暖貼廢渣充分吸附或Fenton反應(yīng)后墨水均由酸性上升到近中性。本研究實(shí)現(xiàn)了“以廢治廢，變廢為寶”，具有很好的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：暖貼廢渣；墨水；脫色；吸附；Fenton

一、選題背景

“暖寶寶”是冬天人們常用的局部取暖貼劑（圖1，又名“暖貼”）。近年來，使用暖寶寶的人群越來越多，特別是像武漢這樣“冬天比較陰冷，又基本沒有公共取暖設(shè)施”的城市，暖寶寶非常受長(zhǎng)時(shí)間坐著學(xué)習(xí)的學(xué)生和愛美女士的歡迎。

在暖寶寶的外包裝上一般都注明其內(nèi)容物中含有鐵粉、碳粉、高吸水性樹脂及鹽類等成分。鐵是一種常見的高活性的還原性物質(zhì)，常被應(yīng)用于污水、廢水的處理。而碳粉和高吸水性樹脂都是常用的吸附劑，被普遍應(yīng)用于廢水的脫色。

暖貼被使用后，除鐵粉表面會(huì)發(fā)生氧化外，其他成分基本不會(huì)發(fā)生變化。目前，暖貼廢渣（圖2）基本上處于無人監(jiān)管、無人關(guān)注、被人以一般固體廢物直接拋棄的狀態(tài)。

墨水一般是由不同顏色的染料按一定比例稀釋而成的溶液，染料在工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，在染料的生產(chǎn)及使用過程中會(huì)產(chǎn)生色度、酸及有機(jī)物等污染，會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。

因此，我們想“變廢為寶”，利用暖貼廢渣中鐵、碳等有效成分對(duì)墨水進(jìn)行脫色處理，探究其處理效果及作用機(jī)理。

二、材料與方法

1.試劑和材料

所有試劑的配制、樣品準(zhǔn)備、玻璃器皿的洗滌等均采用蒸餾水。

試驗(yàn)所用試劑均為分析純。過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%。鐵粉為還原鐵粉，其顆粒大小約為212um。

試驗(yàn)所用墨水為上海墨水廠生產(chǎn)的英雄牌高級(jí)純藍(lán)墨水（文具店購(gòu)買）。

試驗(yàn)所用暖貼廢渣來源于彩虹集團(tuán)成都泉源衛(wèi)生用品有限公司（超市購(gòu)買），暖貼經(jīng)正常使用后，剪開無紡布包裝，倒出廢渣，將廢渣經(jīng)人工充分研磨后置于棕色磨口試劑瓶中備用。廢渣呈深咖啡色，其間肉眼可見少量黃褐色有玻璃光澤的亮片（應(yīng)為蛭石）。

2.分析儀器與方法

（1）墨水色度的測(cè)定

墨水色度的測(cè)定按國(guó)家輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：自來水筆用墨水第1部分：非顏料型墨水（QB/r 1745.1-2011）中色度的試驗(yàn)方法執(zhí)行。

采用上海光學(xué)儀器廠721型可見分光光度計(jì)進(jìn)行吸光度的測(cè)定。將純藍(lán)墨水分別稀釋2000、1667、1333、1000、667和500倍，在606nm波長(zhǎng)下測(cè)定各稀釋水樣的吸光度。稀釋1000倍時(shí)，測(cè)定的吸光度值為0.491，滿足標(biāo)準(zhǔn)中高級(jí)純藍(lán)墨水吸光度大于0.28的要求。

以稀釋1000倍為基準(zhǔn)，1000倍與其他稀釋倍數(shù)的比值為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)建立如圖3回歸曲線。該曲線的線性相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.9966，表明該測(cè)定方法可靠。試驗(yàn)中各處理水樣的色度值就以其在606nm處的吸光度值或吸光度值對(duì)應(yīng)的相對(duì)稀釋比（1000倍/實(shí)際稀釋倍數(shù)）表示。

（2）pH值的測(cè)定

pH值是一項(xiàng)反映水的酸堿性的指標(biāo)，為水中所含氫離子濃度的常用對(duì)數(shù)的負(fù)值。

采用上海雷磁儀電科學(xué)儀器股份有限公司生產(chǎn)的PHS-3G型pH計(jì)測(cè)定廢水的pH值，每次測(cè)定前用pH=4和pH=6.86的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液進(jìn)行標(biāo)定。

3.試驗(yàn)方法

所有試驗(yàn)均為間歇批次試驗(yàn)，以100mL醫(yī)用玻璃輸液瓶作為反應(yīng)瓶（圖4），置于大小為30×45cm，轉(zhuǎn)速為30rpm的360°翻轉(zhuǎn)搖床（圖5）中充分混合反應(yīng)。所有的試驗(yàn)和分析均在室溫下（15±1℃）進(jìn)行。每組試驗(yàn)均重復(fù)三次，最后的結(jié)果取三次的平均值。

每組試驗(yàn)的初始反應(yīng)條件為：5克暖貼廢渣（或2.5克鐵粉，廢渣中鐵含量約為50%）+100mL稀釋25倍或50倍的純藍(lán)墨水，不投加或投加一定量的過氧化氫（50uL～800uL）。

反應(yīng)完成后，將投加過廢渣或鐵粉的水樣于2800rpm下離心5分鐘，取上清液測(cè)定其pH值和色度。

三、結(jié)果與討論

1.暖貼廢渣吸附純藍(lán)墨水的效果

將純藍(lán)墨水分別稀釋50倍（A組）和25倍（B組），取8個(gè)反應(yīng)瓶，平均分成兩組，向每個(gè)反應(yīng)瓶中分別加5克廢渣和100mL水樣混合反應(yīng)，分別于反應(yīng)后0.5h、1h、2h和4h在A、B組中各取出一個(gè)樣，離心，取上清液測(cè)定吸光度（圖6，直接測(cè)定，未經(jīng)稀釋）和pH值（圖7）。反應(yīng)前后水樣顏色對(duì)比如下圖8所示。

從圖中可以看出，稀釋50倍的原水（A）經(jīng)0.5小時(shí)的吸附后，色度大為降低，其去除率達(dá)到97.4%，吸附4小時(shí)后，其上清液顏色與蒸餾水相當(dāng)。稀釋25倍的原水（B）經(jīng)0.5小時(shí)的吸附后盡管表觀色度看上去還很明顯，但由于原水濃度比A組高一倍，測(cè)定其色度去除率達(dá)97.9%，仍比A組的對(duì)應(yīng)去除率值略高，4小時(shí)后，其上清液仍顯淡淡的藍(lán)色，但其色度去除率已高達(dá)98.8%，此時(shí)，吸附基本達(dá)到飽和。