CN107572628A - 一种治理酸性橙ⅱ模拟废水的方法 - Google Patents
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Abstract
一种治理酸性橙Ⅱ模拟废水的方法主要包括天然斜发沸石的改性方法和改性后沸石在酸性橙Ⅱ废水中的应用方法。具体方法为：研磨天然沸石，过100目筛子，去离子水清洗过筛沸石，在100℃下烘至恒重；将烘干的沸石浸泡在0.03 mol/L、pH 7的十三烷基三甲基溴化烷（CTAB）溶液中12 h，再用去离子水清洗、离心数次，100℃条件下烘至恒重；在30℃、pH 4.0、超声输出功率60w的条件下，0.03 mol/L的CTAB改性沸石对酸性橙Ⅱ的吸附1 h，CTAB改性沸石吸附量是天然沸石的10倍以上，重复利用改性沸石吸附，对酸性橙Ⅱ去除率在90%以上。本发明为实际治理酸性橙Ⅱ废水提供了一种经济、高效的解决办法。
Description
技术领域
本发明涉及一种治理酸性橙Ⅱ模拟废水的方法,属于工业废水治理领域。
背景技术
印染废水成分复杂、浓度高，是工业水处理行业公认的最难处理废水之一。酸性橙Ⅱ是一种非食用色素，属于偶氮染料，广泛运用于毛纺、造纸、塑料等行业，由于着色的需求，往往会配加不同无机盐，常规水处理方法难以降解掉酸性橙Ⅱ，其废水脱色问题一直是废水处理中的一大难题。偶氮染料对人体健康和生态环境造成严重危害，能够引起皮肤过敏，甚至引发肿瘤和膀胱癌，进入体内会转变成一种DNA诱变因子，对高等生物来说是可能会引起致突性。
沸石作为天然矿石，一种是极佳的环保应用材料。其储量丰富，价格低廉，无二次污染等优势，最近几年被频繁使用处理印染行业废水，取得了良好的社会、经济效益。目前利用沸石治理酸性橙Ⅱ的方法主要是利用离子表面活性剂对天然沸石进行改性或在沸石表面负载催化剂，然后使用改造后沸石处理酸性橙Ⅱ废水。在不使用沸石的情况下，往往会使用高级氧化法处理酸性橙Ⅱ废水，例如超声波加催化剂的组合。在实际处理废水过程中，发现天然沸石并不能拿来即用，主要是受到其天然性质的制约。天然沸石的缺陷在于：①其表面、孔隙间往往粘附一些杂质，因此大大降低沸石的吸附能力；②天然沸石的硅氧结构是亲水性的，所以对疏水性染料吸附效果极差；③天然沸石大体呈现负电性，从而较难除去染料废水中阴离子类型的污染物，④高级氧化法中催化剂成本较高，操作也相对较复杂。
本发明所采用的方式是在超声波辐射作用下，同时利用改性沸石对酸性橙Ⅱ进行吸附。该方法在吸附效率上有大幅提升，成本也相对经济合理。
发明内容
为了解决天然沸石在实际治理酸性橙Ⅱ废水中存在的问题，本发明提供的方法主要是通过阳离子表面活性剂（CTAB）对天然沸石的改性，在超声波的辅助作用下，强化天然沸石对酸性橙Ⅱ的吸附能力。
本发明所采用的方法为：（1）研磨天然沸石，过80目筛子，在超声清洗器中用去离子水反复冲洗天然斜发沸石，直至水中无明显杂质、泡沫，放入100℃的干燥箱里，烘至恒重，保存备用；（2）摇床温度控制在常温、转速为130 r/min，将烘干的天然沸石放入0.03mol/L的CTAB溶液中，CTAB溶液为自然pH，改性时间为12-14 h，改性结束后把沸石放入100℃的干燥箱里，烘至恒重，保存备用；（3）在40 kHz 、60w的超声波作用下，将改性沸石按照6g/L的比例加入到浓度为100 mg/L的酸性橙Ⅱ溶液中, 调整溶液pH 为4.0，温度控制在30℃，吸附1 h；（4）利用紫外可见分光光度计测定吸光度，计算平衡吸附量。
本发明有益效果是（1）将超声波与阳离子表面活性剂改性方式结合，大大改善了沸石对酸性橙Ⅱ的吸附吸附量，该方法对酸性橙Ⅱ的去除率是天然沸石的10倍以上；（2）优化了阳离子表面活性剂对天然沸石的改性条件；（3）为中高浓度酸性橙Ⅱ工业化处理提供了一种经济、可行方法。
具体实施例
实施例
天然斜发沸石取自河北省，将一定量沸石投入到装有1L去离子水烧杯中，把烧杯置于超声清洗器中，反复清洗直至去离子水中无杂质，100℃的干燥箱里，烘至恒重，保存备用。配制0.03 mol/L的CTAB溶液500 mL，pH值为7，水浴摇床温度控制在30℃、转速为130 r/min，取改性沸石10g于CTAB溶液中，改性时间为12 h，改性结束后把沸石放入100℃的干燥箱里，烘至恒重，保存备用。在40 kHz 、60w的超声波作用下，将改性沸石按照6 g/L的比例加入到浓度为100 mg/L的酸性橙Ⅱ溶液中, 调整溶液pH 为4.0，吸附1 h；（4）取样离心，吸取离心后的上清液，利用紫外可见分光光度计测定吸光度。根据公式（1）和公式（2）计算吸附量（qe）和吸附率(η)：
(1)
（2）
式中 表示平衡吸附量（单位：mg/g）， 表示酸性橙Ⅱ初始浓度（单位：mg/L）， 表示酸性橙Ⅱ平衡浓度（单位：mg/L），V代表中酸性橙Ⅱ溶液体积（单位：L）， 代表沸石用量（单位：g）。
使用去离子水中清洗使用过的CTAB改性沸石，直至去离子水透明无色，将洗净的沸石放入100℃的干燥箱里，烘至恒重，再次投入使用。
对天然斜发沸石和CTAB改性沸石进行SEM分析， CTAB改性沸石结构更蓬松，凹槽更少，且颜色较浅，说明阳离子表面活性剂CTAB已负载于沸石上。
通过对天然斜发沸石和CTAB改性沸石进行红外光谱（FTIR）分析，改性后的沸石仍然保留了其特征峰，同时碳氢键分别在对应波数处产生伸缩振动和弯曲振动，也表明CTAB已负载于沸石上，FTIR分析结果与SEM分析结构一致。利用X射线光电子能谱分析天然斜发沸石和CTAB改性沸石进行元素分析，CTAB改性沸石中C占比显著升高，由于改性剂中季铵盐离子通过离子交换附着于沸石上，这可以提升CTAB改性沸石对酸性橙Ⅱ的吸附量。
CTAB改性沸石对酸性橙Ⅱ初始浓度为100 mg/L最大吸附量可达60.37 mg/g,而天然斜发沸石的最大吸附量仅仅为5.02 mg/g。改性后沸石在超声波的辅助作用下使其吸附量相比天然沸石提升了10倍以上。改性沸石重复利用后吸附效率降低但是可重复利用3次仍保持较好吸附效果，三次吸附之后酸性橙Ⅱ去除率在90%以上。
Claims (2)
1.一种治理酸性橙Ⅱ模拟废水的方法，其特征是天然斜发沸石改性方法为：研磨天然斜发沸石后过100目筛子，用去离子水清洗过筛沸石，置于100℃干燥箱中烘至恒重，浸泡在浓度0.02-0.03 mol/L、pH 7的CTAB溶液中12-14 h，再用去离子水清洗、离心数次直至透明，100℃条件下烘至恒重。
2.一种治理酸性橙Ⅱ模拟废水的方法，其特征是改性后沸石的应用方法为：在25-30℃、pH 4.0-4.2、超声输出功率40-60 w的条件下，CTAB改性沸石的投加比例为5-8 g/L，对酸性橙Ⅱ的吸附时间为1-1.5 h。
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