活性炭吸附法处理染料废水

第44卷第4期厦门大学学报(自然科学版)Vo.l44No.42005年7月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Ju.l2005活性炭吸附法处理染料废水收稿日期:2004-10-10作者简介:张小璇(1976-),女,硕士研究生.*通讯作者:lyye@xmu.edu.cn张小璇,叶李艺*,沙勇,邸婧(厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系,福建厦门361005)摘要:研究了活性炭对染料废水色度和COD的去除率,考察了温度、pH值和活性炭量对废水脱色率的影响.结果表明,活性炭量是脱色率的主要影响因素.室温下,初始浓度为250mg/L时,处理酸性品红、碱性品红、活性黑B-133染料废水的活性炭最佳用量分别为0.8%、1.0%、2.0%,脱色率均在97%以上,COD去除率分别为63.28%、95.66%、84.62%.关键词:活性炭;染料废水;吸附中图分类号:X703.3文献标识码:A文章编号:0438-0479(2005)04-0542-04纺织工业的发展带动了染料生产的发展.调查表明,全世界每年生产的染料超过70万吨,其中的2%直接进入水体以废水的形式排出,10%在随后的纺织染色过程中损失[1,2].染料废水成分复杂,水质变化大,色度深,浓度大,处理困难.染料废水的处理方法很多,主要有氧化、吸附、膜分离、絮凝、生物降解等.这些方法各有优缺点,其中吸附法是利用吸附剂对废水中污染物的吸附作用去除污染物.吸附剂是多孔性物质,具有很大的比表面积.活性炭是目前最有效的吸附剂之一,能有效地去除废水的色度和COD.活性炭处理染料废水在国内外都有研究[3,4],但大多数是和其它工艺耦合,其中活性炭吸附多用于深度处理或将活性炭作为载体和催化剂[5,6],单独使用活性炭处理较高浓度染料废水的研究很少.本文采用活性炭吸附法直接处理三种模拟染料废水,探求最佳处理工艺条件,为寻求活性炭吸附法处理染料废水的新途径提供相关研究基础.1实验部分1.1实验材料实验选用河北保定净化材料厂生产的GWB-3X型椰壳活性炭,目数为10~20,比表面积为1205m2/g,活性炭首先在去离子水中煮沸1h,滤去水和活性炭粉尘后在105e下烘24h,冷却后密封在储罐中备用.分别称取0.250g酸性品红、碱性品红、活性黑B-133,用去离子水定容到1000mL,配制成浓度为250mg/L的模拟染料废水.1.2实验方法取一定量的活性炭和染料废水放入具塞锥形瓶中,在水浴恒温振荡器内恒温振荡一定的时间,离心(1500r/min,10min)分离后取上清液测定其浓度.1.3分析方法1)浓度与脱色率的测定用紫外-可见光分光光度计扫描三种染料废水[7],测得酸性品红、碱性品红和活性黑B-133染料废水的最大吸收波长分别为544nm、543nm和597nm.将染料废水稀释成不同浓度的溶液,并在最大吸收波长处测定吸光度,以吸光度A对浓度c作图,绘制标准曲线求得回归方程(R为相关系数).酸性品红废水:c=87.69648A-0.4019,R=0.99991.碱性品红废水:c=5.45863A-0.12475,R=0.99919.活性黑B-133废水:c=35.2561A-0.19023,R=0.99997.回归方程和相关系数显示,在所测定的浓度范围内,染料废水的浓度和吸光度之间有良好的线性关系.因此,可以先用分光光度计测定染料废水的吸光度,然后把吸光度代入标准曲线方程中求出染料废水的浓度.由吸附前后染料废水浓度的变化,计算脱色率[8].脱色率(%)=c0-c1c0@100.其中,c0为染料废水的初始浓度,c1为吸附后染料废水的浓度.2)COD去除率的测定采用重铬酸钾法测定吸附前后染料废水的图1废水中染料浓度随吸附时间的变化曲线(a)酸性品红;(b)碱性品红;(c)活性黑B-133Fig.1c1/c0vs.adsorptiontimeCOD[9],计算COD的去除率.COD去除率(%)=COD0-COD1COD0@100.其中,COD0为染料废水的初始COD,COD1为吸附后染料废水的COD.图2温度对染料废水脱色率的影响(a)酸性品红;(b)碱性品红;(c)活性黑B-133Fig.2Effectoftemperatureoncolorremovalofdyeingwastewater2结果与讨论2.1染料废水浓度随吸附时间的变化在50mL浓度为250mg/L的染料废水中加入一定量的活性炭,振荡一段时间后取出测定染料废水的浓度.染料废水浓度和吸附时间的关系如图1所示.由图可知,在最初的一段时间内,三种染料废水的浓度随吸附时间的延长而迅速下降,随后染料废水浓度的下降趋势变缓,到一定时间后染料废水浓度处于平衡状态.实验结果表明,随着加入活性炭量的增多,染料废