红色染料废水的低成本脱色

吴宗华赖鸣凤林振陈少平卢玉栋

（1.福建师范大学材料科学与工程学院，福州 350007；2.福建师范大学化学与化工学院，福州 350108）

红色染料废水的低成本脱色

吴宗华1赖鸣凤2林振2陈少平2卢玉栋2

（1.福建师范大学材料科学与工程学院，福州 350007；2.福建师范大学化学与化工学院，福州 350108）

以农林废弃物为原料，进行了颗粒表面的阳离子改性，制备了低成本生物质脱色剂（SDJ-1和SDJ-2）。选择4种在印染工业中常用的水溶性染料：甲基红、直接枣红、直接耐酸大红、直接大红作为研究对象，测定了对四种染料的脱色效果。试验结果表明，SDJ-1显示出优良的脱色效果。

生物质脱色剂 阳离子改性 红色染料 废水处理

0 前言

1 试验部分

1.1 试验仪器与试剂

380FT-IR型傅里立叶红外光谱仪，美国NICOLET；6SM140-II型磨粉磨浆机，上海腾云机电国际有限公司；DF-1O1S集热式恒温加热磁力搅拌器，郑州长城科工贸有限公司； FA2004N电子天平，上海精密科学仪器有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司。

生物质脱色剂SDJ-1和SDJ-2（自制）,课题组提供；甲基红为分析纯，直接大红、直接枣红、直接耐酸大红，均为工业品。

1.2 生物质脱色剂对甲基红溶液的静态吸附

移取40 mL质量浓度为5 mg/L初始吸光度为Ao的甲基红溶液于碘量瓶中，调节溶液初始pH值，加入一定质量的生物质脱色剂，恒温吸附一定时间后，过滤，用分光光度计测定滤液的吸光度，根据下式计算其吸附容量。

式中 q——脱色剂的吸附量，即单位质量的脱色剂吸附甲基红的质量，mg/g；

R——脱色率，%；

冻干重组脑利钠肽可以降低心肌耗氧量，预防心律失常，利尿排钠，提高肾脏滤过率，缓解心力衰竭程度。芪参益气滴丸属于纯中药制剂，由三七、丹参、黄芪等中药材制成，具有正性肌力的作用，能够达到减缓心率、改善心脏供血的作用。

V——溶液的体积，L；

Ao——吸附前甲基红的吸光度；

Ae——吸附后甲基红的吸光度；

m——改性果壳的质量，g；

Co——甲基红溶液的初始质量浓度；

Ce——吸附达到平衡后甲基红溶液的质量浓度，mg/L。

2 结果与讨论

2.1 生物质脱色剂的制备与表征

在生物质脱色剂SDJ-1的制备中，生物质颗粒上的功能基团与改性剂反应，形成共价键，将季铵盐基团引入颗粒。SDJ-2是基于阳离子淀粉的制备原理，生物质颗粒与醚化剂形成醚键而将季铵盐基团引入颗粒。SDJ-1的红外光谱图见图1。3 437 cm-1处出现一个宽而强的吸收峰，表明SDJ-1中含有大量的羟基和氨基，氨基可结合水中的氢离子带正电，从而吸附带负电的红色染料。1 650cm-1附近有3个强峰，它们归属于脱色剂表面的羧基及其盐类；1 430cm-1处有铵基的吸收峰。这些结果表明SDJ-1是两性的粒子，其表面的氨基和铵基是吸附红色染料的主要功能基团。

图1 SDJ-1的红外光谱图

2.2 生物质脱色剂对甲基红溶液的脱色效果

在甲基红溶液浓度为5 mg/L、pH值为5.3，吸附温度为25 ℃、吸附时间为3 h的条件下，考察了SDJ-1和SDJ-2对甲基红的脱色效果，见图2。

图2 SDJ-1脱色剂用量对脱色效果的影响

由图2可知，随着SDJ-1用量的增加，脱色率呈不断上升的趋势，脱色剂用量由0.05 g增加到0.4 g时，脱色率由39.3%增至84.9%，在SDJ-1的质量为0.2 g时，将吸附时间由3 h延长至12 h，脱色率达83.2%。这些结果表明SDJ-1对甲基红溶液有显著的脱色效果。但SDJ-2对甲基红溶液的脱色效果差，在用量为0.2 g，其他条件与图2相同的条件下，SDJ-2对甲基红溶液的脱色率仅为3.1%，表明它不能作为甲基红的脱色剂。

由图3可知，SDJ-1的表面阳电荷密度对其脱色效果影响大。SDJ-1的表面阳电荷密度与改性剂的用量密切相关，改性剂用量越大，其电荷密度也越大。当改性剂用量为10%时，其脱色率最大为76%，大于图2中改性剂用量为5%的SDJ-1的脱色率。但继续增大改性剂的用量为15%时，SDJ-1的脱色率反而降至64%。这可能是因为表面阳电荷密度超过一定值时，颗粒会因同种电荷排斥而趋于稳定，不易沉淀在底部。

图3 SDJ-1用量对脱色率的影响

2.3 不同脱色剂的比较

在脱色剂质量为0.2 g以及图2所示的吸附条件下，分别测定了各种脱色剂的脱色效果，结果如表1所示。与常见的硫酸铝一样，聚合氯化铝（PAC）对甲基红溶液没有脱色效果。纸张染色用固色剂的脱色效果也很差。在固色剂用量为0.5 g时，脱色率仅为8.7%。活性炭颗粒对甲基红的脱色率也只有12.6%，这主要是活性炭表面没有阳电荷基团。SDJ-1是通过对农林废弃物改性而得，改性剂用量仅为生物质的5%，因此其生产成本较低。相对所得的几种脱色剂，SDJ-1表现出优良的脱色效果，有望成为一种环境友好、低成本的红色染料废水深度脱色剂。

表1 不同脱色剂的脱色效果

2.4 SDJ-1对工业染料溶液的脱色效果

在图2所示的吸附条件下，考察了SDJ-1对工业染料直接枣红、直接耐酸大红、直接大红溶液的脱色效果，并与对甲基红溶液的脱色率进行了比较，结果如表2所示。

表2 对工业染料的脱色效果

SDJ-1对三种工业染料溶液都有脱色效果，对直接大红的脱色率为35.7%，比甲基红溶液的脱色率小，主要是因为三种工业染料的结构与甲基红不同，而吸附条件是根据甲基红的结构设定的。因此，还需进一步考察SDJ-1对工业染料的最佳吸附条件。

3 结束语

（1）红外谱图等分析结果表明SDJ-1表面含有大量的羟基和氨基，并含有羧基盐类和铵基。SDJ-1是两性的生物质颗粒。

（2）SDJ-1对甲基红、直接大红溶液具有优良的脱色效果。SDJ-1表面阳电荷密度影响脱色效果。

（3）在本研究的条件下，聚合氯化铝、红色染料固色剂和活性炭等对甲基红溶液的脱色效果差，而SDJ-1在用量为溶液的0.2%时，脱色率达70%以上。

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