活性炭吸附印染废水中铬黑T的研究毕业论文.doc

目 录 活性炭吸附印染废水中铬黑活性炭吸附印染废水中铬黑 T T 的研究毕业的研究毕业 论文论文 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 目 录 III 第一章 引言 1 1 1 课题的背景和意义 1 1 2 印染废水的传统处理工艺方法 1 1 3 高新处理技术的研究和实践 3 1 4 活性炭 4 1 4 1 活性炭介绍 4 1 4 2 活性炭分类 7 1 4 3 主要用途 7 1 4 4 应用领域 7 1 4 5 活性炭吸附性的影响因素 8 1 5 近年来人们利用活性炭处理印染废水的新方法 8 第二章 实验 10 2 1 试剂和仪器 10 2 2 实验原理 10 2 3 实验步骤 11 2 3 1 控制单一因素变量实验 11 2 3 2 正交实验 19 第三章 结果与讨论 23 3 1 结论 23 3 2 活性炭处理印染废水的不足 23 3 3 活性炭吸附法处理染料废水的发展前景 24 目 录 I 3 4 结语 25 参考文献 26 致 谢 28 第一章 引 言 0 第一章 引言 1 1 课题的背景和意义 印染废水是毛 棉 化纤等纺织产品用于染色 印花工艺所排放的废水 其成分复杂 主要含以芳烃和杂环化合物为母体的带有显色基团及极性基团的 染料 印染废水具有水量大 有机污染物含量高 难降解物质多 色度高 以 及组分复杂等特点 属难处理的工业废水 印染废水中含有染料 浆料 助剂 油剂 酸碱 纤维杂质及无机盐等 其中染料中的硝基和胺基化合物 以及铜 铬 锌 砷等重金属元素 具有较大的生物毒性 严重污染环境 据资料统计 我国每年印染废水排放量占总工业废水排放量的 35 已成 为危害最大的难以治理的重要污染源 印染废水是指棉 毛 化纤等纺织产品 在染色 印花过程中所排放的废水 其成分复杂 主要含以芳烃和杂环化合物 为母体的带有显色基团及极性基团的染料 为使染色更加均匀 印染时还常加 入一些助剂 这就造成印染废水色度大 COD 及 BOD 高 并向着抗氧化 抗 生物降解方向发展 使原有的生物处理系统 COD 去除率从 70 下降到 50 左 右 甚至更低 化学沉淀和气浮法 COD 去除率也仅为 30 左右 从而使传统 的生物处理工艺受到严重挑战翻 1 采用吸附法处理印染废水 则可弥补上述 生物法处理 化学沉淀和气浮法处理印染废水的不足之处 纺织印染行业是工 业废水排放大户 对废水的水质 水量进行总量控制 尽量减少各生产工序的 排污 施行清洁生产工艺是我国纺织印染行业实现可持续发展的必然要求 因 此开发经济有效的处理印染废水技术 成为当今环保工作者关注的课题 1 2 印染废水的传统处理工艺方法 1 吸附脱色 吸附脱色技术是依靠吸附剂的吸附作用来脱除染料分子的 吸附脱色的一 个主要优点是通过吸附的作用可将染料从水中去除 吸附过程保留了染料的结 构 吸附剂包括可再生吸附剂如活性炭 离子交换纤维等和不可再生吸附剂如 第一章 引 言 1 各种天然矿物 膨润土 硅藻土 工业废料 煤渣 粉煤灰 及天然废料 木炭 锯屑 等 2 活性炭是用于吸附分离操作的主要吸附剂 活性炭是用含碳为主的物质作 原料 如煤 木材 骨头 硬果壳 石油残渣等 经高温炭化和活化而成 由 于其内部具有十分发达的孔隙以及巨大的表面积 使它有很强的吸附能力和很 大的吸附容量 可用于通过吸附方法处理污水 吸附分离是利用吸附剂具有较 强的脱除痕量物质的能力和良好的选择性 把结构类似 物化 性质接近的物质分开的过程 吸附分离操作在石油 化工 冶金 食品和 医药等行业中已得到广泛的应用 在保护环境 控制污染方面也发挥着越来越 重要的作用 3 活性炭作为一种优良吸附剂早已广泛应用于水处理中 至今仍是有色印染 废水的最好吸附剂 不过 活性炭价格昂贵 加之再生困难 因此一般只应用 于浓度较低的印染废水处理或深度处理 吸附剂的最大问题在于难以实现现场 再生 4 2 絮 凝 印染废水絮凝脱色机制是以胶体化学的 DLVO 理论为基础的 其投资费用 低 设备占地少 处理量大 是一种被普遍采用的脱色技术 包括无机混凝剂 包括铁盐 铝盐 镁盐及无机絮剂 天然有机高分子絮凝剂 合成的有机高分 子絮凝剂 5 3 氧化还原脱色 借助氧化还原作用破坏染料的共轭体系或发色基团是印染脱色处理的有效 方法 除常规的氯氧化法外 国内外研究重点主要集中在臭氧氧化 超声波氧 化 过氧化氢氧化 电解氧化和光氧化方面 氧化剂一般采用 Fenton 试剂 臭 氧 氯气 次氯酸钠等 氧化法是一种优良的印染废水脱色方法 但如果氧化 程度不足 染料分子的发色基团可能被破坏而脱色 但其中的 COD 仍未除尽 若将染料分子充分氧化 能量 药剂量消耗可能会过大 成本太高 所以氧化 法一般用于氧化 絮凝或絮凝 氧化工艺 6 第一章 引 言 2 4 生物法 生物法脱色是利用微生物酶来氧化或还原染料分子 破坏其不饱和键及发 色基团 脱色微生物对染料具专一性 其降解过程分两阶段完成 先是染料分 子的吸附和富集 接着再生物降解 染料分子通过一系列氧化 还原 水解 化合等生命活动 最终降解成简单无机物或转化为各种营养物及原生质 染料 分子细微的结构变化都会大大影响脱色率 如某些藻类对含 OH NH 的染 料脱色率很高 但几乎无法降解含 CH3 OCH3 的染料分子 染料浓度对脱色 率也有一定影响 高浓度染料会抑制微生物活性 影响脱色率或脱色效果 7 总之 生物法处理印染废水的脱色率和 COD 去除率不高 并且反应时间长 一般不适宜单独应用 可作为预处理或深度处理步骤 1 3 高新处理技术的研究和实践 1 光化学氧化法 光化学氧化法由于其反应条件温和 常温 常压 氧化能力强和速度快等 优点 光化学氧化可分为光分解 光敏化氧化 光激发氧化和光催化氧化四种 目前研究和应用较多的是光催化氧化法 光催化氧化技术能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解的有机污染物 具有节能高效 污染物降解彻底等优点 几乎所有的有机物在光催化作用下可 以完全氧化为 CO2 H2O 等简单无机物 但是光催化氧化方法对高浓度废水效 果不太理想 关于光催化氧化降解染料的研究主要集中在对光催化剂的研究上 其中 TiO2 化学性质稳定 难溶无毒 成本低 是理想的光催化剂 传统的粉末型 TiO2 光催化剂由于存在分离困难和不适合流动体系等缺点 难以在实际中应用 近年来 TiO2 光催化剂的搀杂化 改性化成为研究的热点 2 膜分离技术 膜分离技术处理印染废水是通过对废水中的污染物的分离 浓缩 回收而 达到废水处理目的 具有不产生二次污染 能耗低 可循环使用 废水可直接 第一章 引 言 3 回用等特点 膜分离技术虽然具有如此多的优点 但也存在着尚待解决的问题 如膜污染 膜通量 膜清洗 以及膜材质的抗酸碱 耐腐蚀性等问题 所以 现阶段运用单一的膜分离技术处理印染废水 回收纯净染料 还存在着技术经 济等一系列问题 现在膜处理技术主要有超滤膜 纳米滤膜和反渗透膜 膜处 理对印染废水中的无机盐和 COD 都有很好的去除作用 3 超声波技术 利用超声波可降解水中的化学污染物 尤其是难降解的有机污染物 它集 高级氧化技术 焚烧 超临界水氧化等多种水处理技术的特点于一身 降解条 件温和 降解速度快 适用范围广 可以单独或与其它水处理技术联合使用 该方法的原理是废水经调节池加入选定的絮凝剂后进入气波振室 在额定的震 荡频率的激烈震荡下 废水中的一部分有机物被开键成为小分子 在加速水分 子的热运动下 絮凝剂迅速絮凝 废水中色度 COD 苯胺浓度等随之下降 起到降低废水中有机物浓度的作用 目前超声技术在水处理上的研究已取得了 较大的成果 但绝大部分的研究都还局限于实验室水平上 4 高能物理法 高能物理法是一种新的水处理技术 当高能粒子束轰击水溶液时 水分子 发生激发和电离 生成离子 激发分子 次级电子 这些辐射产物在向周围 介质扩散前会相互作用产生反应能力极强的物质 HO 自由基和 H 原子 与有 机物质发生作用而使其分解 高能物理法处理印染废水具有有机物的去除率高 设备占地小 操作简单 用来产生高能粒子的装置昂贵 技术要求高 能 耗大 能量利用率不高等特点 若要真正投入实际运行 还需进行大量的研究 工作 1 4 活性炭 1 4 1 活性炭介绍 活性炭是一种由含炭材料制成的外观呈黑色 内部孔隙结构发达 比表面 积大 吸附能力强的一类微晶质碳素材料 活性炭材料中有大量肉眼看不见的 第一章 引 言 4 微孔 活性炭作为吸附剂不但吸附能力强而且吸附容量大 它可以从气相或液 相中吸附各种物质 且吸附能力很大 活性炭吸附容量大的主要原因就是它 的多孔结构 其比表面积非常高 活性炭在电子显微镜下的放大图 图 1 1 活性炭放大 2000 倍的电镜图 第一章 引 言 5 图 1 2 活性炭放大 20000 倍的电镜图 图 1 3 活性炭放大 100000 倍的电镜图 图 1 4 活性炭放大 200000 倍的电镜图 与树脂 硅胶 沸石等吸附剂相比 活性炭具有很多优越性 孔隙结构 高度发达 比表面积大 炭表面上含有 或可以附加上 多种官能团 具 有催化活性 性能稳定 能在不同温度和酸碱度下使用 可以再生 8 因 此 活性炭的应用领域不断扩大 从用于食品和医药的脱色与除味 防毒面 第一章 引 言 6 具 发展到大规模应用于溶剂精制与回收 催化剂或催化剂载体 防除原子 能设施放出的放射性物质 空气净化 烟气脱硫 食品保鲜 医药制品 血 液净化 近年来又在大容量电容器 天然气贮存等领域得到新的应用 9 应用领域的扩大对吸附性能提出了新的 更高的要求 在 高吸附 多功 能 高强度 的总要求下 出现了对专用活性炭需求量越来越多的趋势 1 4 2 活性炭分类 由于原料来源 制造方法 外观形状和应用场合不同 环保活性炭的种类 很多 到目前为止尚无精确的统计材料 大约有上千个品种 10 按原料来源分 1 木质活性炭 2 兽骨 血炭 3 矿物质原料活性炭 4 其它原料的活性炭 5 再生活性炭 按制造方法分 1 化学法活性炭 化学炭 2 物理法活性炭 物理炭 3 化学 物理法或物理 化学法活性炭 按外观形状分 1 粉状活性炭 2 颗粒活性炭 3 不定型颗料活性炭 4 圆柱形活性炭 5 球形活性炭 6 其它形状的活性炭 按孔径分 1 大孔 孔径 1000A 2 过渡孔 孔径 20 1000A 3 微孔 孔径 20A 按材质分 1 椰壳活性炭 2 果壳活性炭 包括杏壳活性炭 果核壳活 性炭 核桃壳活性炭 3 木质活性炭 4 煤质活性炭 1 4 3 主要用途 主要用途 1 空气净化 2 污水处理场排气吸附 3 污水 废水处理 4 石化无碱脱硫醇 5 溶剂回收 6 化工催化剂载体 7 滤毒罐 8 黄金提 取 9 化工品储存排气净化 10 制糖 酒类 味精医药 食品精制 脱色 1 4 4 应用领域 应用领域 1 石化行业 2 电力行业 3 化工行业 4 食品行业 5 黄 金行业 6 环保行业 7 活性炭吸附法在水处理中的应用 第一章 引 言 7 1 4 5 活性炭吸附性的影响因素 活性炭的吸附性能主要由其孔结构 孔形状 尺寸 和表面官能团决定 11 活性炭的孔结构 活性炭的吸附能力来自其发达的孔隙 这些孔的形状各 异 大小不同 活性炭不同尺寸孔的存在及其间的协同作用 使活性炭对多种 不同分子量的物质都显示出了优异的吸附性能 12 活性炭表面性质 活性炭表面的氧化物及有机官能团 如羧基 羰基 羟基 内酯等 能使活性炭同时具备特殊的表面化学特性 这又赋予活性炭以特殊的化 学吸附性能 13 ph 值 几乎所有研究活性炭对染料吸附影响因素的文献都对 ph 值对活性 炭吸附染料的影响作了实验分析 pH 值对活性炭吸附染料的影响不能一概而论 其结果与染料废水本身的组成与性质有关 14 温度 吸附是放热反应 吸附热越大 温度对吸附的影响越大 因为液相 吸附时吸附热较小 所以溶液温度的影响较小 另一方面 温度升高会加剧分 子的热运动 有利于活性炭的吸附 温度对物质的溶解度有影响 因此对吸附 也有影响 1 5 近年来人们利用活性炭处理印染废水的新方法 1 活性炭 双氧水法处理印染废水 在废水处理中 活性炭吸附一般适用于浓度较低的废水或深度处理 对于 印染废水 颗粒状活性炭对水中可溶性染料吸附性较好 但其吸附容量有限 而对悬浮状不溶性染料的去除效果较差 当活性炭与双氧水联合作用处理印染 废水时 双氧水在活性炭表面迅速分解放出原子氧或生成羟基自由基 这些强 氧化剂能氧化吸附活性炭表面的染料分子 从而降低废水的 COD 和色度 提 高处理效果 15 用活性炭吸附与双氧水氧化联合作用的方法处理印染废水 其处理效果比 单独用活性炭吸附或双氧水氧化处理效果好 该方法工艺简单 操作方便 具 第一章 引 言 8 有较好的应用前景 但是活性炭的用量较大 成本较高 16 因此 活性炭的再 生利用有待进一步研究 2 臭氧 活性炭处理印染废水 将臭氧 活性炭工艺用于染色加工中低浓度的洗涤废水处理 以达到最后 处理水回用 从源头降低染整加工用水量 有一定的实用意义 将臭氧和活性 炭结合起来 利用臭氧对低浓度废水快速脱色 再用活性炭吸附水中残存的少 量小分子物质和臭氧 这样臭氧 富集 在活性炭上可以继续对小分子有机物 降解 从而使处理后废水中的溶解臭氧和小分子物质得以去除并延长了活性炭 再生周期 处理后废水回用于染色后水洗工序 17 近几年来国内也有人研究 可能是由于成本高的原因 但都是应用于饮用水和电厂用水等微污染水 此外利用活性炭和氧化剂组合方法还有 Fenton 氧化 活性炭吸附组合处理 印染废水 18 3 微波辐射 活性炭法处理印染废水 在颗粒活性炭吸附催化剂存在的条件下 微波辐射对印染废水的处理 19 微波是指波长为 0 001M 1M 频率为 300MHz 300000 MHz 的一种电磁 波 微波电磁场能使溶液中的极性分子产生高速的旋转碰撞而产生热效应 同 时改变体系的热力学函数 降低反应的活化能和分子的化学键强度 微波辐射 活性炭法处理印染废水 不是活性炭吸附作用与微波辐射作用的简单叠加 而是活性炭吸附与微波诱导催化协同作用的结果 在微波场中 活性炭能有效 地吸收微波能量 使得活性炭表面产生许多 热点 这些 热点 处的能量 比其它部位高得多 温度可达到 1000 度以上 当印染废水中的有机物被吸附 到这些 热点 附近时 可能被催化氧化得以去除 20 4 生物 活性炭法处理印染废水 采用单一的吸附方法或是生物方法处理 效果均不尽人意 采用活性炭 吸附和生物降解相结合的生物活性炭法 将活性炭的吸附作用和微生物的生 化作用结合在一起 有效延长活性炭的吸 附能力 处理效果较佳 21 第二章 实 验 0 第二章 实验 2 1 试剂和仪器 主要试剂 铬黑 T 活性炭 蒸馏水 0 1mol L 和 1 0mol L 的 HCI 0 1mol L 和 1 0mol L 的 KOH 等 实验仪器 22 型分光光度计 PHS 一 25 型酸度计 THZ 一 82 恒温振荡 器 离心机 电子天平 具塞离心管 胶头滴管 移液管 标签纸 烧杯 容 量瓶 1000ml 若干 50ml 锥形管 10 个 玻璃棒 洗瓶 废液缸 滤纸 比色皿 离心管 移液管架等 2 2 实验原理 活性炭吸附的具体原理 吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的缓慢 作用过程 吸附是一种界面现象 其与表面张力 表面能的变化有关 引起吸 附的推动能力有两种 一种是溶剂水对疏水物质的排斥力 另一种是固体对溶 质的亲和吸引力 废水处理中的吸附 多数是这两种力的综合作用的结果 染料如何测定 铬黑 T 在 573nm 处有最大吸收 它在浓度较低时遵守朗 伯一比尔定律 其浓度与吸光度成正比 其吸附率的计算公式 Vs C1 C2 A1 100 其中 Vs 为吸附率 C1 为加入活性炭之前溶液的浓度 C2 为加入活性炭之 后溶液的浓度 吸附量的计算公式 Qt C1 C2 V m Qt 为 t 时刻活性炭对染料的吸附量 mg g C1 为吸附前染料废水的浓度 mg ml C2 为 t 时刻染料废水的浓度 mg ml V 为染料废水的体积 ml m 为 活性炭的质量 g 第二章 实 验 1 2 3实验步骤 2 3 1 控制单一因素变量实验 活性炭的制备 将活性炭研磨筛分后 用蒸馏水浸泡 24h 后 放入烘箱烘 干存储备用 1 染料最佳吸收波长的确定 准确称取染料 0 0150g 溶解后转入 1000mL 的容量瓶中 定容 静置 1h 然后用 722 型分光光度计在可见光的范围内 每隔 10nm 进行一次测量 得出数据 如表 2 1 所示 表 2 1 波长与吸光度的关系表 波长A波长A波长A波长A 380 390 400 410 420 430 440 450 460 0 114 0 104 0 098 0 097 0 097 0 097 0 097 0 097 0 097 470 480 490 500 510 520 530 540 550 0 099 0 105 0 114 0 123 0 132 0 143 0 151 0 157 0 164 560 570 580 590 600 610 620 630 640 0 167 0 170 0 169 0 167 0 164 0 163 0 161 0 156 0 150 650 660 670 680 690 700 0 146 0 142 0 134 0 119 0 097 0 072 根据表 2 1 的数据 以波长为横坐标 吸光度为纵坐标作图如 2 1 所示 由图 2 1 可以看出吸光度的最大吸收波峰应该在 560 到 585 之间的区域里 然后在 560 585 区域里 每隔 1nm 进行一次测量 得出数据见表 2 2 所示 第二章 实 验 2 图 2 1 波长与吸光度的关系图 表 2 2 波长与吸光度的关系表 波长A波长A波长A波长A 560 561 562 563 564 565 566 567 0 170 0 171 0 171 0 171 0 171 0 172 0 172 0 172 568 569 570 571 572 573 574 575 0 173 0 173 0 173 0 173 0 173 0 174 0 173 0 173 576 577 578 579 580 581 582 583 0 173 0 173 0 173 0 173 0 173 0 172 0 172 0 172 584 585 586 0 172 0 171 0 169 以波长为横坐标 吸光度 A 为纵坐标作图如 2 2 所示 由图 2 2 可以得出铬黑 T 的最大吸收波长为 573 为减小误差 选取吸光 度曲线的峰值波长作为以下的测定波长 第二章 实 验 3 图 2 2 波长与吸光度的关系图 2 铬黑 T 溶液吸光度标准曲线的绘制 配制铬黑 T 的标准溶液 称取 0 1g 的铬黑 T 溶解后转入 1000ml 的容量 瓶 表 2 3 浓度与吸光度关系表 浓度 mg ml 吸光度 A 0 001 0 002 0 004 0 006 0 008 0 01 0 015 0 02 0 012 0 023 0 044 0 065 0 084 0 109 0 16 0 214 第二章 实 验 4 中 定容 摇匀 使其浓度为 0 1mg ml 用移液管分别移取铬黑 T 标准溶液 1 2 4 6 8 10 15 20ml 于 100ml 容量瓶中 用稀释 定容 摇匀 使其浓度分别为 0 001 0 002 0 004 0 006 0 008 0 01 0 015 0 02 mg ml 以蒸馏水为参比 用分光光度计在波长 573nm 处 分别用 1cm 比 色皿测定吸光度 得出吸光度与浓度的关系 见表2 3 所示 根据表 2 3 的数据 以浓度为横坐标 吸光度为纵坐标绘出标准曲线 见图 2 3 所示 图 2 3 铬黑 T 溶液吸光度的标准曲线 其中 标准曲线的线性函数为 Y 0 00131 10 61443 X 相关系数 R 0 99988 3 最佳吸附时间的确定 准确称取 0 02g 的铬黑 T 溶解后转入 1000ml 的容量瓶中 定容 摇匀 使其浓度为 0 02mg ml 从中分别取 10 份 25ml 加入 50ml 锥形管中 编号 准 确称取 0 03g 活性炭 10 份 同时分别加入 1 到 10 号锥形管中 放入恒温振荡 器 温度恒定 25 计时 分别隔 10 20 30 40 50 70 90 120 150 180min 依次取出 1 到 10 号锥 第二章 实 验 5 形管 每取一次便将锥形管中的溶液转入离心管中 在离心机中离心振荡 2000 转 分 10 分钟 取上层清夜 以蒸馏水为参比 然后在 573nm 处 进行测量 得到时间与吸附率的关系 见表 2 4 表 2 4 时间与吸附率关系表 吸附时间 min 吸光度 A C2 mg ml 吸附率 10 20 30 40 50 70 90 110 150 180 0 159 0 118 0 084 0 062 0 047 0 046 0 045 0 041 0 038 0 032 0 014838 0 010982 0 007783 0 005714 0 004303 0 004209 0 004115 0 003738 0 003456 0 002892 25 80838 45 09237 61 08397 71 43147 78 48659 78 95693 79 42727 81 30864 82 71966 85 54171 以时间为横坐标 吸附率为纵坐标作图如 2 4 所示 图 2 4 波长与吸附率关系图 第二章 实 验 6 由图 2 4 可以看出在恒温 25 其本身的 pH 值下 0 02 mg ml 浓度的铬黑 T 溶液用 0 03g 活性炭进行吸附 在 50min 达到吸附平衡 最佳吸附时间应该 定在 50min 4 最佳 PH 值的确定 分别取 25ml 浓度为 0 02 mg ml 的铬黑 T 溶液 6 份于锥形管中 编号 以 0 1mol L 和 1 0mol L 的 HCI 0 1mol L 和 1 0mol L 的 KOH 分别调整 pH 值至 2 00 4 00 6 00 8 00 12 00 附近 准确称取 0 03g 活性炭 6 份 同时分别加 入 1 到 6 号锥形管中 放入恒温振荡器 恒温 25 振荡 50min 将溶液转入 离心管中 离心振荡 2000 转 分 10 分钟 取上清夜 以蒸馏水为参比 然后在 573nm 处进行测量 数据如表 2 5 所示 表 2 5 PH 值与吸附率关系表 PH 值吸光度 A C2 mg ml 吸附率 1 95 4 05 6 2 8 10 1 11 93 0 028 0 036 0 047 0 087 0 088 0 014 0 002515 0 003268 0 004303 0 008065 0 008159 0 001198 87 42308 83 66035 78 48659 59 67294 59 2026 94 00785 根据以上数据 以 PH 值为横坐标 吸附率为纵坐标作图如 2 5 所示 第二章 实 验 7 图 2 5 PH 值与吸附率关系图 由图 2 5 可以看出活性炭吸附铬黑 T 在过酸或过碱的环境下吸附率增高 在中性和偏弱碱性环境下吸附率降低 最佳 pH 值应该在强碱环境下 但因为 强酸强碱的环境对实际的操作条件要求较高 在 pH 为 4 05 时 吸附率为 83 7 所以最佳 pH 值定为 pH 4 00 5 最佳温度的确定 在 pH 4 00 下 分别取 25ml 浓度为 0 02 mg ml 的铬黑 T 溶液 6 份于锥形 管中 编号 准确称取 0 03g 活性炭 6 份 将其中一份活性炭加入 1 号锥形管 中 放入恒温振荡器 温度恒定 25 计时 振荡 50min 取出锥形管 将锥 形管中的溶液转入离心管中 在离心机中离心振荡 2000 转 分振荡 10 分钟 取上层清夜 以蒸馏水为参比 用分光光度计在 573nm 处进行测量 然后将 2 6 号溶液分别在恒温 35 45 55 65 75 下吸附后测量吸光度 数据如表 2 6 所示 表 2 6 温度与吸附率关系表 温度 吸光度 A C2 mg ml 吸附率 25 35 45 55 65 75 0 047 0 046 0 045 0 032 0 035 0 045 0 004303 0 004209 0 004115 0 002892 0 003174 0 004115 78 48659 78 95693 79 42727 85 54171 84 13069 79 42727 根据表 2 6 的数据 以温度为横坐标 以吸附率为纵坐标作图见图 2 6 由图 2 6 可以看出温度对吸附率的影响很小 吸附率随温度的上升先是缓 慢升高 到 55 左右后开始缓慢下降 从 25 55 随着温度升高 吸附效 第二章 实 验 8 率增大 这与分子的热运动加剧 使碰撞得几率升高有关 当温度超过 55 时 吸附效率下降 是因为吸附是放热反应 但吸附热较小 所以开始受温度的影 响较小 随温度升高逐渐增强 最佳吸附温度为 55 图 2 6 温度与吸附率关系图 6 最佳溶液浓度的确定 分别配制浓度为 0 005 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06mg ml 的铬黑 T 溶液 调节 pH 4 00 各取 25ml 于锥形管中 编号 准确称取 0 03g 活性炭 7 份 同时分别加入 1 到 7 号锥形管中 放入恒温振荡器 恒温 55 振荡 50min 转入离心管中 离心振荡 2000 转 分 10 分钟 取上清夜 以蒸馏 水为参比 用分光光度计在 573nm 处进行测量 得到数据如表的 2 7 所示 表 2 7 浓度与吸附量率关系表 C1 mg ml 吸光度 A C2 mg ml Qt mg g 第二章 实 验 9 0 005 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 005 0 016 0 047 0 081 0 138 0 321 0 459 0 000352 0 001387 0 004303 0 007501 0 012863 0 030077 0 043059 92 9637 86 13434 78 48659 74 99666 67 84277 39 84524 28 23534 根据表 2 7 的数据 以浓度为横坐标 以吸附量率为纵坐标作图如 2 7 所 示 图 2 7 浓度与吸附量率关系图 2 3 2 正交实验 设计正交实验表 根据单一因素变量的实验结果 设计由时间 pH 值 浓度 温度组 成的四因素四水平的正交实验表 见表2 8 所示 对以上所得数据进行极 差分析见表 2 9 所示 第二章 实 验 10 由极差分析可知 各因素对活性炭吸附率的影响大小为 浓度 B 时间 C pH 值 D 温度 A 作各因素的影响趋势图分别见图 2 8 2 9 2 10 2 11 所示 综合所得数据和趋势图可知 最佳工艺组合方案为 浓度 0 03mg ml 时 间 70min pH 值 4 00 温度 35 第三章 结果与讨论 0 表 2 8 正交实验表 温度 温度 浓度浓度时间时间pH 值值 吸光度吸光度 A 吸附率吸附率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 35 35 35 35 45 45 45 45 55 55 55 55 65 65 65 65 0 01 0 02 0 03 0 04 0 01 0 02 0 03 0 04 0 01 0 02 0 03 0 04 0 01 0 02 0 03 0 04 30 40 50 70 40 30 70 50 50 70 30 40 70 50 40 30 4 00 6 00 8 00 10 00 8 00 10 00 4 00 6 00 10 00 8 00 6 00 4 00 6 00 4 00 10 00 8 00 0 016 0 060 0 098 0 102 0 030 0 094 0 081 0 136 0 012 0 073 0 101 0 131 0 007 0 049 0 099 0 161 86 13434 72 37216 69 66613 76 30891 72 96479 56 38055 74 99666 68 31311 89 89707 66 25772 68 72544 69 48896 94 60048 77 54591 69 35257 62 43385 表 2 9 极差分析表 温度 温度 A 浓度 浓度 B 时间 时间 C pH 值 值 D 平均值平均值 K1 K2 K3 K4 k1 k2 k3 k4 R 304 4815 272 6551 294 3692 303 9328 76 12038 68 16378 73 5923 75 9832 7 9566 343 5967 272 5563 282 7408 276 5448 75 89918 68 13908 80 6852 69 1362 17 7601 273 6742 284 1785 305 4222 312 1638 68 41855 71 04463 76 35555 78 04095 9 6224 308 1659 304 0112 271 3225 291 9391 77 04147 76 0028 67 83062 72 98478 9 210845 307 4796 283 3503 288 4637 296 1451 73 46491 73 46491 73 46492 73 46492 11 13749 第三章 结果与讨论 1 图 2 8 温度因素的影响趋势图 图 2 9 浓度因素的影响趋势图 第三章 结果与讨论 2 图 2 10 时间因素的影响趋势图 图 2 11 pH 值因素的影响趋势图 第三章 结果与讨论 3 第三章 结果与讨论 3 1结论 由第二章的实验结果 我们可以看出在影响活性炭吸附铬黑T的四个因素 中 对其影响最大是溶液的浓度 浓度越高 吸附率越低 成线性反比 但吸 附量却是随浓度的升高先升高后下降 其次的影响因素是吸附时间 吸附率刚 开始随时间陡然增长 到达吸附平衡后很快便趋于平缓几乎不再吸附变得十分 缓慢 再其次的影响因素是溶液的pH值 在过酸或过碱的环境下吸附率增高 在中性和偏弱碱性环境下吸附率降低 在弱碱条件下吸附率最低 在强碱的条 件下吸附率最高 但因为强酸强碱的环境对实际的操作条件要求较高 所以设 定其最佳pH值为弱酸环境 对活性炭吸附铬黑T影响最小的因素是温度 温度 对吸附率的影响非常小 吸附率随温度的上升先是缓慢升高 再缓慢下降 由 于分子的热运动加剧 随着温度升高 吸附效率增大 而后因为吸附是放热反 应 开始随温度升高 吸附效率下降 通过做正交实验及极差分析 得出最佳 的工艺组合方案为 浓度0 03mg ml 时间70min pH值4 00 温度35 3 2活性炭处理印染废水的不足 活性炭并不是对所有类型的印染废水处理效果都是一致的 它主要在脱色 方面的效果较大 因此 如在采用其他工艺的同时加入活性炭吸附工艺处理印 染废水 处理效果显著 印染废水具有的特点 水量大 有机污染物含量高 色度深 碱性和pH值变化大 水质变化剧烈 在城市下水道和污水处理厂建设 较完善的城市 废水首先在工厂作预处理 达到城市下水道排放标准后进行集 中处理 废水经过预处理再排放可改善污水水质 降低城市污水厂处理负荷 同时便于根据不同的废水水质采取不同的预处理手段 在对印染废水进行最终 处理时 有机物的去除一般以生物法为主 对难于生物降解的印染废水 采用 第三章 结果与讨论 4 厌氧 水解 好氧联合处理较为合适 而印染废水的一个重大特点就是色度高 有的可高达4000倍以上 这时用到活性炭吸附最为适合 22 活性炭对染料具有选择性 其脱色性能顺序依次为碱性染料 直接染料 酸性染料和硫化染料 通常活性炭由动物性炭 木炭 沥青炭等以含炭为主的 物质经高温炭化和活化而成 活性炭微孔多 大中孔不足 亲水性强 限制 了大分子及疏水性染料的内扩散 适用于分子量不超过400的水溶性染料分子 脱色 对大分子或疏水性染料的脱色效果较差 采用活性炭可以有效去除废水 中的活性染料 碱性染料 偶氮染料 在一定条件下 活性炭还可直接吸附某 些重金属离子 另外 活性炭吸附水溶性染料时吸附率高 但不能吸附悬浮固 体及不溶性染料 活性炭虽然吸附性能优良 但由于成本高 一般应用于浓度 较低的染料废水处理或深度处理 23 目前 国内外已有采用活性炭吸附法 该法对去除水中溶解性有机物非常 有效 但它不能去除水中的胶体和疏水性染料 并且它只对阳离子染料 直接 染料 酸性染料 活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能 3 3活性炭吸附法处理染料废水的发展前景 染料废水的脱色是急待解决的难题 因此开展活性炭吸附对染料废水脱色 的研究具有现实意义 活性炭吸附技术处理污染的水源水 具有许多优点 且 由于水源水质进一步恶化 为了提高有机污染物的去除率 活性炭吸附与其它 水处理方法的组合工艺在给水处理中得到应用和发展 与单纯的活性炭吸附技 术相比 能更有效地 更多地去除水源中的有机污染物 使出水快速达到饮 用水的标准 但活性炭再生比较难 成本较高是限制活性炭吸附法的一大原因 因此 提高活性炭再生技术 循环利用活性炭以降低成本是今后研究的重点 从国内外的研究可以看出 活性炭吸附与其它水处理工艺的组合工艺有取代单 纯活性炭吸附的趋势 将会有更多的活性炭组合工艺成为污染水源治理的有 第三章 结果与讨论 5 效而成熟的方法之一 24 3 4结语 印染废水是一种较难处理的工业废水 预防和治理印染废水污染是相辅相 成的两个方面 积极研发先进印染设备 提高染料与助剂的使用效率 是降低 印染废水危害的有效手段同时采用各种治理方法 并做到处理后水循环利用 这不仅能降低水的消耗 而且能有效的减轻印染废水对环境的污染 印染废水 处理的目的就是为了除去废水中的各种有害物质 防止环境污染 使水能够重 新利用 25 所以说印染废水处理大意义 水是一种易受污染而可以再生的自然资源 随着人口的不断增长和经济发展 加之水污染的日益严重 可利用的水资源数 量日益短缺 造成水危机 根据水工业的观点 给水和排水分别是人类向自然 界取用和归还可再生资源 水 的两个程序 为了使这个循环能够持续地为人 类服务 水在使用后回归自然界前 必须进行废水的再生处理 使水质达到自 然界自净能力的承受水平 恢复其作为自然资源的属性 对可持续发展战略的 实施有着极为现实的意义 给人类营造一个健康绿色的生态圈 26 随着排放标准的日益严格 各国学者在印染废水的处理技术方面进行了深 入的探索 相信随着科学技术的不断进步 印染废水的处理工艺将逐渐完善 投资省 运行费用低 操作简单的处理技术将给印染废水的处理带来新的希望 参 考 文 献 0 参考文献 1 Elidrissi M C Roney A Frigon C et al Measurements of total kinetic energy released to the N 2 dissociation limit of H2 evidence of the dissocia