2.2废弃兔毛蛋白脱色剂的脱色效果
2.2.1兔毛蛋白脱色剂用量优选
在室温(25℃)下,将不同量的兔毛蛋白脱色剂(20~1000 mg/L)投入到活性艳红K-2BP模拟废水中,调节pH值为2.0,脱色一定时间,研究兔毛蛋白脱色剂用量对模拟废水脱色性能的影响,结果如图1所示。
由图1可以看出,随着兔毛蛋白脱色剂用量从20 mg/L逐渐升高到1000 mg/L,曲线呈先升高后降低的趋势。兔毛蛋白脱色剂用量为20 mg/L时脱色率仅为35.7%,当用量为400 mg/L时脱色率最高达到95.6%,用量为1000 mg/L时,脱色率反而降低到73.4%。这是由于投加量低于100 mg/L时,废水中具有絮凝作用的兔毛蛋白脱色剂浓度低,与染料碰撞形成絮体的几率小,絮凝效果不明显;适量的兔毛蛋白脱色剂能与染料之间产生静电引力、氢键、范德华力和疏水作用,吸附染料或将染料包埋在胶团中,经吸附、絮凝、聚沉而达到去除废水中染料的目的。兔毛蛋白脱色剂浓度过高时,废水中过量的兔毛蛋白脱色剂会起到分散染料离子的作用,使兔毛蛋白脱色剂与染料离子形成的絮体太小或形成的絮体难以沉降,导致脱色率降低〔5〕。由实验确定兔毛蛋白脱色剂的最佳用量为400 mg/L。
2.2.2脱色pH值对脱色率的影响
在室温(25℃)下,将400 mg/L兔毛蛋白脱色剂投入到活性艳红K-2BP模拟废水中,调节pH值范围为1.0~10.0,脱色一定时间,研究兔毛脱色剂的脱色pH值对模拟废水脱色性能的影响,结果见图2。
由图2可知,兔毛蛋白脱色剂的脱色率在pH值小于4.0时脱色效果较好,均在90%以上,在pH值为3.0时,脱色率达到最高为95.3%,而在脱色pH值大于5.0时,脱色率均在15%以下,可见兔毛蛋白脱色剂的最佳脱色pH值范围为1.0~4.0。实验表明,由于兔毛脱色剂为蛋白质类脱色剂,在等电点以下,大分子链上含有较多质子化的氨基,能与阴离子染料之间产生静电引力,经吸附、絮凝、聚沉而达到去除废水中染料的目的。在脱色pH值大于5.0时,大分子链上羧基带有负电荷与阴离子染料之间存在静电斥力,使脱色率较低。
由此可见,单独使用兔毛蛋白助剂脱色,必须在强酸性下才能有良好的脱色效果。而印染厂排放的活性染料印染废水为碱性废水,用此脱色剂脱色会造成脱色成本提高,而且在此条件下脱色,对生产设备也有很强的腐蚀性。
2.2.3脱色时间对脱色率的影响
在室温(25℃)下,兔毛蛋白脱色剂用量为400mg/L,脱色pH值为3.0,改变脱色时间,研究兔毛蛋白脱色剂对模拟废水的脱色效果,结果见图3。
由图3可以看出,兔毛蛋白脱色剂脱色时间为5min时,脱色率在90%以上,随着脱色时间延长,脱色率并未发生大的变化,趋于稳定。由此可知兔毛蛋白脱色剂脱色速率较快,脱色时间大于5 min即可。
2.2.4脱色温度对脱色率的影响
兔毛蛋白脱色剂用量为400 mg/L,脱色pH值为3.0,脱色时间为5 min,改变脱色温度,研究兔毛蛋白脱色剂的脱色效果,结果见图4。
由图4可知,在室温(25℃)下兔毛蛋白脱色剂脱色效果最好。温度升高后,兔毛蛋白脱色剂对活性艳红K-2BP模拟废水的脱色率会有所降低。可见温度对脱色体系会产生一定的影响,使染料与兔毛蛋白脱色剂的絮凝沉淀物随温度的升高溶解度有所提高〔6〕。同时,考虑到实际操作中兔毛蛋白助剂对印染废水的脱色如果在较高或较低温度下进行,都会增加脱色成本,因此实际操作中选择在室温(25℃)下脱色即可。
3·结论
(1)利用正交实验优选的废弃兔毛蛋白脱色剂碱法溶解的最佳条件为:10 g/L NaOH,4 g/L尿素,溶解温度95℃,溶解时间60 min。
(2)废弃兔毛蛋白脱色剂对活性艳红K-2BP模拟废水脱色的最佳工艺条件为:兔毛蛋白脱色剂的用量为400 mg/L,脱色pH值为1.0~4.0,室温(25℃)下脱色5 min。
兔毛蛋白脱色剂碱法溶解工艺简单易行,成本低廉,对水溶性染料K-2BP的脱色具有很大的优势。唯一存在的缺点是兔毛蛋白脱色剂必须在强酸性条件下(脱色pH值为1.0~4.0)脱色。用此兔毛蛋白助剂脱色会造成脱色成本提高,而且在此条件下脱色,对生产设备也有很强的腐蚀性。因此,可以将兔毛蛋白脱色剂与无机、有机絮凝剂进行复配改性,以期克服单独使用兔毛蛋白脱色剂脱色的缺点。
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