竹炭對染料廢水的吸附性能試驗

沈吉利

（1.浙江大學農業與生物技術學院，浙江杭州 310058；2.浙江大學寧波理工學院，浙江寧波 315100）

竹炭對染料廢水的吸附性能試驗

沈吉利1，2

（1.浙江大學農業與生物技術學院，浙江杭州 310058；2.浙江大學寧波理工學院，浙江寧波 315100）

以竹炭活性炭為主要原料，采用NaOH微波改性法對其進行改性，將改性前后的2種竹炭分別在不同條件下對分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑、分散黃Y114進行動態吸附，考查了不同的吸附時間、pH對竹炭吸附能力的影響，得到了改性竹炭對各種染料的最佳吸附條件。結果表明，改性后的活性炭吸附能力明顯增強，對廢水中染料的吸附效果更好，此方法簡單易行，成本較低，具有較好的應用前景。

竹炭；微波；改性；染料廢水

紡織工業的發展帶動了染料生產的發展。目前世界染料年產量為1 000～1 100 t，而我國年產量已達310～350 t，這其中大約有10%～15%的染料會直接隨廢水排入環境中。廢水中含有多種具有生物毒性或三致性能的有機物，難以采用常規方法進行治理。尤其是廢水中殘存的染料組分即使濃度很低，排入水體也會造成水體透光率降低，導致水體生態系統的破壞，而且染料初步降解后的產物多為聯苯胺等一些致癌的芳香類化學物。

染料廢水處理的技術主要有混凝法、生化法、吸附法氧化、超聲波降解法、超臨界水氧化技術（SCWO）、低溫等離子體化學法等［1］。染料廢水的處理方法很多，主要有氧化、吸附、膜分離、絮凝、生物降解等。吸附作為一種最有前景的水處理技術之一，一直為國內外眾多研究者所青睞。日本已率先利用竹炭的吸附性能并將其應用于環保領域，并且已有許多值得借鑒的成功經驗。國內在這方面的研究也取得初步的進展。張齊生等［2］研究了竹炭對水中總余氯、有機磷等有機物污染的凈化能力，效果很顯著。另外，王秀芳等［3］進行了苯酚在竹炭上的吸附平衡和動力學研究，楊磊等［4］進行了竹炭對甲醛的吸附性能研究，張啟偉等［5］進行了竹炭對飲用水中氟離子的吸附條件研究。但有關竹炭對有機染料吸附性能方面的研究還較少。試驗系統研究微波改性前后的竹炭對分散黃?Y114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑四種染料的吸附規律。

1 材料與方法

1.1 染料溶液的配制及染料最大吸收波長的測定

將分散黃?Y114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑四種染料分別配成1.0 g·L-1的溶液，離心去除溶液中的不溶物，將不溶物干燥后，測得其重量，然后計算離心后溶液的濃度。

因試驗用可見分光光度計測定吸光度，故所用染料的最大吸收波長為可見光區波長，故測得分散黃?Y114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑的最大吸收波長分別為442，519，570和585 nm。

1.2 標準曲線的測定

分別將黃?Y114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑4種溶液稀釋成不同濃度的溶液，并在最大吸收波長處測定吸光度，以吸光度對濃度，繪制標準曲線求得回歸方程。

1.3 竹炭的預處理

稱取500 g竹炭，用蒸餾水沖洗后，烘干待用。

1.4 改性竹炭的制備

配制3 mol·L-1的NaOH溶液4 L，稱取500 g竹炭，按固液比1∶8的比例［6］，將竹炭靜止浸泡24 h后，用微波（高火）加熱10 min，傾去溶液，再加4 L水用微波加熱10 min，如此清洗3次后烘干待用。

1.5 竹炭在不同吸附條件下的吸附規律

1.5.1 不同吸附時間下竹炭對染料的吸附規律

準確移取50mg·L-1的染液50 mL，加入一定量竹炭（分散黃?114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑竹炭用量分別為0.8，1.0，0.8和0.8 g），以蒸餾水為對照，在室溫下分別振蕩1，2，3，4，6，8，10，12，24，28，30和48 h，測其吸光值，減去相應對照液吸光值后，從而得到吸附后濃度。

吸附率／%＝（C起始-C吸附后）×100。

吸附量／（mg·g-1）＝（C起始-C吸附后）×0.05／m。

其中C為染液濃度，m為竹炭量。得到規定時間里每克炭在每升溶液中吸附染料的毫克數，求吸附時間的影響。

1.5.2 不同pH下竹炭對染料的吸附規律

準確移取50 mg·L-1的染液50 mL，將溶液的pH分別調為4，5，6，7，8，9和10，加入一定量竹炭（分散黃?114、分散大紅2S?R、分散紅玉73＃、ECT?黑的竹炭用量分別為1.2，0.8，1.2，1.2 g），以蒸餾水為對照，在室溫下振蕩24 h，測其吸光值，減去相應對照液吸光值后，可得吸附后濃度。

吸附率／%＝（C起始-C吸附后）×100。

吸附量／（mg·g-1）＝（C起始-C吸附后）×0.05／m。

得到每克炭在規定時間里在每升溶液中吸附染料的毫克數，求取吸附時間的影響。

2 結果與分析

2.1 吸附時間的影響

采用NaOH微波改性法對竹炭改性。試驗不同吸附時間、用量及pH下改性前后竹炭的吸附規律（圖1）。

圖1 4種染料不同吸附時間的吸附率和吸附量

由圖1可知，①改性前后竹炭的吸附率、吸附量都隨著吸附時間增長而增大，吸附時間達28 h后，吸附基本達穩定狀態；②用NaOH微波改性后的竹炭比起改性前對各種染料的吸附能力有了明顯的提高；③竹炭對染料的吸附是有針對性的：對于波長較短的分散黃?Y114和分散大紅2S?R，竹炭的吸附率高達80%，90%，甚至100%，但對于波長較長的分散紅玉73＃和ECT?黑，吸附率只有20%，40%左右。

2.2 pH的影響

由圖2可知，盡管每種染料對pH的要求有所不同，但在最佳吸附pH下，相比未改性竹炭，改性對每種染料的吸附率都有明顯增大。

圖2 4種染料不同pH值下的吸附率和吸附量

3 小結

采用NaOH微波改性法對竹炭進行改性，研究改性前后對染料吸附能力的變化，結果顯示，無論在何種吸附條件下，改性后的竹炭對染料的吸附能力都明顯增大；不同染料，竹炭的吸附能力不同，對于最大吸收波長較小的染料吸附率明顯較大。

試驗表明，改性竹炭對分散黃?Y114的最佳吸附時間為28 h，最佳吸附pH為7；分散大紅2S?R的最佳吸附時間為28 h，最佳吸附pH為10；分散紅玉73＃的最佳吸附時間為28 h，最佳吸附pH為5；ECT?黑的最佳吸附時間為28 h，最佳吸附pH為6。

NaOH微波改性法成本低，操作簡單，改性效果明顯，在染料廢水處理方面具有較強的可行性。

參考文獻：

［1］ 劉冬蓮.染料廢水處理方法的研究進展［J］.河南化工，2004（12）：5-7.

［2］ 張齊生，周建斌.竹炭的神奇功能人類的健康衛士［J］.林產工業，2007，34（1）：3-9.

［3］ 王秀芳，張會平，肖新顏，等.苯酚在竹炭上的吸附平衡和動力學研究［J］.功能材料，2005，36（5）：746-749.

［4］ 楊磊，陳清松，賴壽蓮，等.竹炭對甲醛的吸附性能研究［J］.林產化學與工業，2005，25（1）：77-80.

［5］ 張啟偉，王桂仙.竹炭的微波處理方法與效果的研究［J］.林產化學與工業，2005，12（25）：94-96.

［6］ 王強，范雪榮，袁久剛，等.印染廢水脫色用竹炭的活化與再生［J］.印染助劑，2007，4（24）：20-22.

（責任編輯：張瑞麟）

X 703 < class="emphasis_bold">文獻標志碼：A

A

0528?9017（2014）01?0108?03

文獻著錄格式：沈吉利.竹炭對染料廢水的吸附性能試驗［J］.浙江農業科學，2014（1）：108-111.

2013?08?14

沈吉利（1985-），女，浙江湖州人，本科，從事農業推廣研究工作。E?mail：286336147＠qq.com。