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      改性橘皮粉末對(duì)廢水中亞甲基藍(lán)的吸附研究

      2017-10-13 09:16:36陳瀚麟太原師范學(xué)院化學(xué)系山西晉中030619
      化工管理 2017年26期
      關(guān)鍵詞:橘皮無(wú)水乙醇印染

      陳瀚麟(太原師范學(xué)院化學(xué)系,山西晉中030619)

      改性橘皮粉末對(duì)廢水中亞甲基藍(lán)的吸附研究

      陳瀚麟(太原師范學(xué)院化學(xué)系,山西晉中030619)

      本文選用橘皮粉末為基質(zhì),無(wú)水乙醇-NaOH為改性劑,制備了新型改性生物質(zhì)吸附劑,用于模擬廢水中亞甲基藍(lán)的吸附實(shí)驗(yàn),采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察了溶液初始濃度、吸附劑投加量、吸附時(shí)間及體系pH對(duì)吸附性能的影響,并用正交試驗(yàn)法優(yōu)化了最佳吸附條件。結(jié)果表明:改性橘皮粉末對(duì)廢水中亞甲基藍(lán)的吸附性能良好,且吸附劑投加量和溶液初始濃度對(duì)吸附反應(yīng)的影響最大,在最佳吸附條件下去除率可達(dá)93.5%,吸附量為55.8mg/g。

      橘皮;印染廢水;亞甲基藍(lán)

      印染工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一大支柱,印染產(chǎn)品在皮革染料、建材涂料、文具油墨等行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而,印染工業(yè)產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、色度深、毒性強(qiáng)、且難于降解,對(duì)水體和生態(tài)環(huán)境破壞較大,一直都是環(huán)保部門關(guān)注的焦點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái),印染工業(yè)大多采用高級(jí)氧化法、化學(xué)混凝法、活性炭吸附法、膜分離法等處理印染廢水,這些技術(shù)或操作較難,或成本太高,或效率較低,難以推廣普及。近年來(lái),在綠色化學(xué)理念的影響下,業(yè)內(nèi)專家開(kāi)始將橘子皮、瓜子殼、甘蔗渣等廉價(jià)易得的生物廢料用于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域,研究發(fā)現(xiàn)生物廢料處理印染廢水操作簡(jiǎn)單、吸附率較高,且經(jīng)過(guò)改性后的生物廢料去除效果更好。本文采用無(wú)水乙醇-NaOH改性橘皮作吸附劑,用于模擬印染廢水中亞甲基藍(lán)的吸附試驗(yàn),并用單因素實(shí)驗(yàn)法和正交試驗(yàn)法對(duì)吸附影響因素和最佳條件進(jìn)行了研究。

      1 實(shí)驗(yàn)部分

      1.1 材料與試劑

      無(wú)水乙醇-NaOH改性橘皮粉末:取新鮮橘皮若干,切塊,蒸餾水洗滌3次,置于60℃烘箱中烘干,研碎,過(guò)60目篩。稱量50g預(yù)處理過(guò)的橘皮粉末加入盛有0.1L無(wú)水乙醇、0.1L 1mol/L的NaOH溶液和0.25L蒸餾水的燒杯內(nèi),電動(dòng)攪拌1d,洗滌至中性,抽濾、烘干、研碎、過(guò)篩,備用。

      亞甲基藍(lán)模擬廢水:由亞甲基藍(lán)加蒸餾水配制,濃度為1g/L。

      實(shí)驗(yàn)試劑無(wú)水乙醇、氫氧化鈉、亞甲基藍(lán)等均為分析純。

      1.2 分析儀器

      722型分光光度計(jì);pHS-2型精密酸度計(jì);FA2004N電子天平。

      1.3 實(shí)驗(yàn)方法

      取一定量的改性橘皮粉末吸附劑投入盛有100mL亞甲基藍(lán)模擬廢水的錐形瓶中,用HCl和NaOH調(diào)至實(shí)驗(yàn)所需pH,室溫下置于康氏振蕩器上中振蕩一定時(shí)間,于1000r/min離心機(jī)上離心10min,用砂芯漏斗過(guò)濾,取上清液用分光光度計(jì)于664nm處測(cè)算平衡濃度,計(jì)算出去除率η(%)和吸附量qe(mg/g)。

      式中,c0、ce分別為亞甲基藍(lán)初始與平衡濃度,V為溶液體積,m為改性橘皮粉末質(zhì)量。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

      2.1.1 亞甲基藍(lán)初始濃度的影響

      實(shí)驗(yàn)條件:改性橘皮0.5g,吸附時(shí)間60min,體系pH為7,亞甲基藍(lán)初始濃度10~100mg/L。當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度低于60mg/ L時(shí),去除率隨著其濃度增加而增大,此后濃度繼續(xù)增加,去除率反而下降,這說(shuō)明60mg/L為亞甲基藍(lán)的最佳吸附濃度,該條件下去除率為72.3%。

      2.1.2 改性橘皮投加量的影響

      實(shí)驗(yàn)條件:亞甲基藍(lán)初始濃度60mg/L,吸附時(shí)間60min,體系pH為7,改性橘皮0.1~1g。改性橘皮吸附劑用量低于0.4g時(shí),去除率隨著投加量增加而增大,此后繼續(xù)增大投加量,去除率變化不明顯,而吸附量迅速下降,這是由于體系內(nèi)亞甲基藍(lán)總量一定,改性橘皮為0.4g時(shí)已達(dá)吸附平衡,增大投加量反而使得單位吸附劑吸附亞甲基藍(lán)效率降低。

      2.1.3 吸附時(shí)間的影響

      實(shí)驗(yàn)條件:亞甲基藍(lán)初始濃度60mg/L,改性橘皮0.4g,體系pH為7,吸附時(shí)間10~100min。吸附時(shí)間少于60min時(shí),去除率隨著時(shí)間延長(zhǎng)而增加,時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng),去除率不再增加,反而略微降低,說(shuō)明60min時(shí)該體系已達(dá)吸附平衡,時(shí)間延長(zhǎng)甚至?xí)l(fā)生部分解吸。

      2.1.4 體系pH的影響

      實(shí)驗(yàn)條件:亞甲基藍(lán)初始濃度60mg/L,改性橘皮0.4g,吸附時(shí)間60min,體系pH為1~10。隨著體系pH值的增加,去除率顯著增加,這是由于酸性條件下,H+會(huì)和亞甲基藍(lán)競(jìng)爭(zhēng)吸附劑的活性位點(diǎn),在pH為9時(shí),吸附效果最好,去除率達(dá)到92.3%。

      2.2 正交試驗(yàn)

      根據(jù)正交試驗(yàn)規(guī)則,以亞甲基藍(lán)的去除率和改性橘皮粉末的吸附量為因變量,選取上述四個(gè)因素各三個(gè)水平,采用L9(34)表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

      表1 因素水平

      利用極差分析法,以去除率為依據(jù),影響主次A>B>D>C,最優(yōu)組合為A1B3C1D2;以吸附量為依據(jù),影響主次B>D>A>C,最優(yōu)組合為A2B2C2D1。綜合考慮,吸附劑用量和亞甲基藍(lán)濃度影響最大,體系pH次之,吸附時(shí)間最小,將最優(yōu)水平A2B3C2D2進(jìn)行驗(yàn)證,去除率為93.5%,吸附量為55.8mg/g。

      3 結(jié)語(yǔ)

      經(jīng)過(guò)無(wú)水乙醇-NaOH改性的橘皮粉末對(duì)廢水中的亞甲基藍(lán)進(jìn)行吸附研究,吸附劑用量和亞甲基藍(lán)溶液初始濃度的影響最大,采用正交試驗(yàn)進(jìn)行條件優(yōu)化,當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度60mg/ L,改性橘皮0.5g,吸附時(shí)間60min,體系pH為9時(shí),吸附效果最好,去除率可達(dá)93.5%,吸附量為55.8mg/g。

      [1] 宋娟娟.橘子皮對(duì)亞甲基藍(lán)吸附性能的研究[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,23(2):58-62.

      [2] 薛美香.改性橘皮對(duì)亞甲基藍(lán)廢水的脫色研究[J].井岡山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014(2):35-38.

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