染料在印染行业应用广泛,由此产生的印染废水排放到自然水体后,引发的环境问题日益突出。多数染料含有复杂的芳环结构,且具有一定的毒性和生物积聚性,在自然条件下很难降解[1],因此,对印染废水进行吸附脱色是应用较为广泛的处理方法[2]。历史上,印染废水吸附处理中应用较多的吸附剂是活性炭,但其价格昂贵,难以再生,不适于印染废水的大规模处理。许多学者先后研究了泥炭、膨润土、炉渣、飞灰、黏土、玉米棒、刨花、硅土等低值材料的吸附脱色效果,但是,这些低值吸附剂总体上吸附容量不高,脱色时的投加量很大[3]。因此,需要寻求更为廉价高效的吸附剂进一步提高吸附效率并降低成本。
浒苔(Enteromorphaprolifera)属海洋中的大型藻类,每年春夏季节在山东青岛等城市的海边泛滥成灾,易腐烂发臭,影响海洋生态环境和沿海景观,被称为“绿潮”灾害。目前对浒苔尚无很好的处理或利用措施,一般通过填埋方法进行处置,处置办法单一且低效,且容易造成地下水的有机污染。如果将其作为一种吸附材料,不仅具有材料来源广泛、制备方法简单的特点,更重要的是为沿海“绿潮”防治提供了一条有效途径。亚甲基蓝(Methyleneblue,MB)是一种在纸张彩印、棉毛染色等领域应用广泛的碱性染料[4],其毒性虽然不是很强,却能揭示染料对生物体的有害影响。人体吸入MB后,会产生呼吸困难、呕吐、腹泻、恶心等症状。由于分子结构简单,MB常作为检验吸附性能和研究吸附机理的重要材料[5]。本研究采用简单方法将浒苔制成干粉吸附剂,测定其对MB的吸附性能,以便为浒苔的资源化利用提供理论依据。
1材料、仪器与方法
1.1材料
浒苔干粉:将采集于青岛市海水浴场的浒苔,去除杂质后洗净,并用去离子水冲洗,于105℃下烘箱中干燥至恒重,粉碎,过筛,按不同颗粒大小分装,置于干燥器中保存备MB:购自国药集团化学试剂有限公司。分子式为C16H18ClN3S·3H2O,相对分子质量373.90,结构式见图1。
模拟染料废水:准确称取0.10g的MB,用去离子水溶解定容至1000mL,配成质量浓度为100mg·L-1的染料母液,再依次稀释为所需浓度的模拟染料废水(简称染料废水)。该染料的最大吸收波长为λ=665nm。
1.2仪器
H2S-H型恒温水浴振荡器(哈尔滨市东联电子技术开发有限公司);PHS-3C型精密酸度计(上海理达仪器厂);T6型紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司);DL-5-B低速大容量离心机(上海安亭科学仪器厂);分样筛(0.25mm、0.5mm、1mm、2mm。上虞市沪江仪器纱筛厂)。
1.3MB浓度与吸光度关系方程
在波长665nm下,依次测定不同浓度(C)染料废水的吸光度(A),绘制A—C曲线图,得到线性方程A=0.194C+0.015(R=0.9995),用于计算吸附平衡时溶液中残余染料的浓度。
1.4浒苔对MB的吸附条件优化
将制备的浒苔干粉加入装有100mL一定质量浓度(C0)的模拟废水中,进行振荡吸附,取上清液,在665nm波长下测定上清液的吸光度A1,按上述关系方程计算MB的剩余浓度(C1)及废水的脱色率(η)。期间,依次改变下列因子的水平,考察η的变化:①初始染料浓度(100mg·L-1);②吸附剂用量(0.05~2.0g·L-1);③振荡时间(5~120min);④pH值(2.0~11.0);⑤温度(10~50℃);⑥振荡频率(0~200r/min);⑦藻粉粒径(0.25~2mm)。
1.5脱色率及吸附容量计算
废水的脱色率和MB的吸附容量分别按以下两式计算:
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