【集萃網(wǎng)觀察】印染廢水約占整個紡織工業(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用昂貴，限制了其應(yīng)用[２]。?? 竹炭質(zhì)地堅硬，細密多孔，具有較大的比表面積和很強的吸附性，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道﹒我國的竹資源豐富，勞動力成本低，具有生產(chǎn)竹炭的天然優(yōu)勢，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，本實驗研究了竹炭的活化及再生處理對其吸附脫色效果的影響，確定了活化和再生工藝，并對比了活化前后竹炭對各種水溶性染料溶液的吸附脫色效果。 １ 實驗 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 ＲＡＷ、直接翠藍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（國藥集團上海化學(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（上海市實驗儀器總廠），７２１ 型分光光度計、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 測試 １﹒４﹒１ 亞甲基藍吸附量 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在濾液的最大吸收波長處測定吸光度，將該吸光度與標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度進行比較，按公式計算出亞甲基藍吸附量﹕ １﹒４﹒２ 染料溶液的吸附性能 與亞甲基藍吸附量的測定方法一致。 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竹炭的活化效果，初步實驗表明，氫氧化鈉的活化效果較為明顯﹒為此，采用正交實驗，詳細考察了固液比、處理時間及氫氧化鈉濃度對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，亞甲基藍吸附量上升，但隨著濃度的進一步提高，吸附量呈下降趨勢，濃度為 ３ ｍｏｌ／Ｌ 時吸附量最高﹒固液比（竹炭顆粒與處理液的比例）及處理時間對活化效果的影響相對較小，在實驗范圍內(nèi)，隨著固液比的增大及活化時間的延長，活化竹炭顆粒對亞甲基藍的吸附量都呈上升趨勢，但固液比增大及時間延長到一定程度后，亞甲基藍吸附量的增長變緩﹒從正交實驗數(shù)據(jù)得出的最佳鹼活化處理條件為﹕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亞甲基藍的吸附量為 ８﹒２ ｍｇ／ｇ，較活化前提高 １４８﹒５％，活化效果較好。同樣條件下對商品竹炭粉末進行處理，得到產(chǎn)品的亞甲基藍吸附量為 ３５﹒２ ｍｇ／ｇ（未活化竹炭粉末的亞甲基藍吸附量為 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﹔但從實驗現(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 時間 從圖 ２ 可以看出，焙烘時間延長，竹炭再生后的吸附量先增加后降低﹒原因可能是焙烘時間較短時，竹炭內(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)時間足夠長之后，部分孔隙被炭化損壞，吸附量下降﹒實驗中觀察到竹炭灰份隨著時間的延長逐漸增加也証明了此點﹒所以，焙烘時間選擇 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各種水溶性染料溶液的吸附量都有提高，其中對活性紅Ｘ－３Ｂ吸附效果變化最為明顯，吸附量提高了６３﹒５％﹒而對 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)對竹炭的吸附脫色效果有很大的影響，還值得進一步研究。 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 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)對竹炭的吸附脫色效果有很大的影響，還值得進一步研究。 來源: 印染在線 作者：王 強，范雪榮，袁久剛，劉 海（教育部生態(tài)紡織重點實驗室， 江南大學(xué)， 江蘇無錫 ２１４１２２） 作者簡介﹕ 王 強（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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