亞麻負(fù)載納米鐵對亞甲基藍(lán)的去除研究

亞麻負(fù)載納米鐵對亞甲基藍(lán)的去除研究

目前，中國的廢水處理約占廢水總數(shù)的1.3%。國家還制定了相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，以減少印染行業(yè)對環(huán)境的污染。然而，印染行業(yè)廢水的成分非常復(fù)雜，有許多類型的染料。亞麻富含纖維素,并且屬于紡織廢料,通過對其進(jìn)行改性可以大量運(yùn)用到染料廢水的預(yù)處理中材料和方法1.1試驗(yàn)時間和地點(diǎn)本試驗(yàn)于2016年3月開始,結(jié)束于2016年8月,歷時5個月。地點(diǎn)在伊犁師范學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓。1.2化學(xué)試劑和原料本研究化學(xué)試劑、原料的分子式、純度詳見表1。1.3不同目篩的制備預(yù)處理:將亞麻洗凈,晾干,用高速中藥粉碎機(jī)粉碎后依次分別過300、180、120、100、80目篩,分別置于燒杯中并貼上標(biāo)簽備用。1.4亞麻吸附劑的制備首先稱取1g亞麻,置于燒杯中,加入5mL十二烷基苯磺酸鈉溶液,攪拌30min。之后靜置10min,將改性后的亞麻水pH值調(diào)節(jié)為7。在烘干箱中烘干后得到亞麻吸附劑。將25mL含有0.781gFeSO1.5振蕩及離心時間將配置好的模擬廢水(亞甲基藍(lán)溶液)取100mL加入錐形瓶中。稱取0.02g改性后的吸附劑置于錐形瓶中。將錐形瓶置于搖床中振蕩30min,轉(zhuǎn)速為150r/min,溫度為25℃。振蕩結(jié)束靜置10min后,離心10min,轉(zhuǎn)速為5000r/min。離心結(jié)束后,用分光光度計(jì)在波長664nm下測定吸光度,記錄數(shù)據(jù)。計(jì)算去除率,公式為去除率=(原液吸光度-處理后溶液吸光度的平均值)/原液吸光度×100%。結(jié)果與分析2.1單因素試驗(yàn)影響因素的去除率2.1.1亞麻色度去除率為確定十二烷基苯磺酸鈉溶液質(zhì)量濃度對色度去除率的影響,改變十二烷基苯磺酸鈉溶液的質(zhì)量濃度,取粒徑80目、投加量為0.05g的亞麻,攪拌時間20min,搖床轉(zhuǎn)速150r/min,振蕩時間30min,振蕩溫度25℃,靜置時間10min,離心時間10min,離心轉(zhuǎn)速5000r/min。由圖1可知,在試驗(yàn)條件下,天然亞麻的去除率不到50%,而改性后的亞麻色度去除率最高達(dá)到了85%,此時十二烷基苯磺酸鈉質(zhì)量濃度為5%。隨著十二烷基苯磺酸鈉質(zhì)量濃度的進(jìn)一步增加,亞甲基藍(lán)色度去除率隨之降低,所以最佳十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量濃度為5%。2.1.2搖床轉(zhuǎn)速和靜置時間為確定改性吸附劑投加量對色度去除率的影響,改變吸附劑投加量,固定十二烷基苯磺酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為5%,粒徑為80目的亞麻,攪拌時間為30min,搖床轉(zhuǎn)速為150r/min,吸附時間為30min,振蕩溫度為25℃,靜置時間為10min,離心時間為10min,離心轉(zhuǎn)速為5000r/min。由圖2可知,在試驗(yàn)條件下,隨著改性吸附劑投加量的增加亞甲基藍(lán)的色度去除率也隨之增加,這符合通常的吸附規(guī)律。當(dāng)改性吸附劑的投加量增加到0.04g時,色度去除率達(dá)到90%。但是考慮到實(shí)際情況選擇最佳投加量為0.02g。2.1.3靜置時間和轉(zhuǎn)速為確定攪拌時間對色度去除率的影響,改變攪拌時間,固定十二烷基苯磺酸鈉濃度為5%,粒徑為80目,投加量為0.02g的吸附劑,搖床轉(zhuǎn)速為150r/min,吸附時間為30min,振蕩溫度為25℃,靜置時間為10min,離心時間為10min,離心轉(zhuǎn)速為5000r/min。由圖3可知,在試驗(yàn)條件下,隨著攪拌時間的增加亞甲基藍(lán)的色度去除率先增大后減小,當(dāng)攪拌時間為30min時色度去除率達(dá)到73%。由于攪拌時間過久,表面活性劑會產(chǎn)生少量的泡沫。所以,最佳攪拌時間為30min,以下試驗(yàn)都選擇此攪拌時間。2.1.4靜置時間和轉(zhuǎn)速為明確吸附溫度對色度去除率的影響,改變吸附溫度,固定十二烷基苯磺酸鈉濃度為5%,粒徑為80目,投加量為0.02g的吸附劑,攪拌時間為20min,搖床轉(zhuǎn)速為150r/min,吸附時間為30min,靜置時間為10min,離心時間為10min,離心轉(zhuǎn)速為5000r/min。由圖4可知,吸附溫度在25～55℃范圍內(nèi)變化時,對亞甲基藍(lán)的色度去除率影響較小,但35℃時色度去除率最高,這說明在吸附劑的制備過程中改性溫度的范圍很寬,不受限制。所以,最佳吸附溫度為35℃。2.1.5搖床轉(zhuǎn)速和離心轉(zhuǎn)速為確定吸附時間對色度去除率的影響,改變吸附時間,固定粒徑80目,投加量為0.02g的改性吸附劑,攪拌時間為30min,搖床轉(zhuǎn)速為150r/min,振蕩溫度為35℃,靜置時間為10min,離心時間為10min,離心轉(zhuǎn)速為5000r/min。由圖5可知,在試驗(yàn)條件下,在亞甲基藍(lán)的初始濃度一定的情況下隨著吸附時間的增加,亞甲基藍(lán)的色度去除率也隨之增大。符合吸附定律,且在80min后吸附達(dá)到平衡。2.1.6溶液ph值對吸附作用的影響為確定模擬廢水(亞甲基藍(lán)溶液)pH值對色度去除率的影響,改變?nèi)芤旱膒H值(用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值),固定十二烷基苯磺酸鈉濃度為5%,粒徑為80目,投加量為0.02g的吸附劑,攪拌時間為20min,搖床轉(zhuǎn)速為150r/min,吸附時間為30min,靜置時間為10min,離心時間為10min,離心轉(zhuǎn)速為5000r/min。由圖6可知,溶液pH值對吸附作用的影響較為明顯。在pH值為2～10范圍內(nèi),隨著pH值的增大色度吸附率逐漸升高,當(dāng)pH值達(dá)到8附近時色度去除率基本趨于穩(wěn)定,選擇最佳吸附液的pH值為6。2.1.7初始濃度對吸附容量的影響為確定模擬廢水(亞甲基藍(lán)溶液)初始濃度對色度去除率的影響,改變亞甲基藍(lán)溶液的初始濃度,取不同體積的亞甲基藍(lán)原液用蒸餾水定容至100mL容量瓶中,搖勻后倒入錐形瓶。固定十二烷基苯磺酸鈉濃度為5%,粒徑為80目,投加量為0.02g的吸附劑,攪拌時間為20min,搖床轉(zhuǎn)速為150r/min,吸附時間為30min,靜置時間為10min,離心時間為10min,離心轉(zhuǎn)速為5000r/min。改性吸附劑在改性溫度一定時,通常情況下,初始濃度增加,吸附容量也相應(yīng)增加,但當(dāng)初始濃度達(dá)到一定值后,吸附容量將不在增加。由圖7可知,亞甲基藍(lán)溶液的初始濃度與吸附容量之間有密切的關(guān)系,隨著亞甲基藍(lán)溶液初始溶度的增大,色度去除率隨之減小,且在初始濃度為0.2～0.5mg/L時的去除率幾乎不變。2.2frewellinglch吸附等溫式的建立吸附等溫線描述某一固定溫度下,吸附量隨平衡濃度變化而變化的關(guān)系。本研究中采用常見的吸附等線Langmuir模型和Freundlich模型來進(jìn)行分析(表3)。。(1)Freundlich吸附等溫式模型的建立基于表面能不均勻,Freundlich吸附等溫式見公式(2)。。(2)式中:亞甲基藍(lán)在改性吸附劑上的吸附等溫線如圖8所示,分別采用Langmuir等溫方程和Freundlich等溫方程對圖8中的等溫吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合,采用Langmuir方程能夠較好地描述亞甲基藍(lán)在改性吸附劑上的吸附等溫線。由表3可知,根據(jù)2.3時間對吸附量的影響分別取0.02g改性吸附劑置于10個100mL具塞錐形瓶中,加入0.4mg/L亞甲基藍(lán)溶液100mL,在25、35、45℃條件下進(jìn)行振蕩吸附不同時間的試驗(yàn),測得亞甲基藍(lán)在改性吸附劑上的吸附量隨吸附時間的變化曲線如圖9所示。從圖9可以看出,在相同的吸附時間內(nèi),隨著溫度的升高,吸附量增加,說明在一定溫度范圍內(nèi),升高溫度對吸附有利。將天然亞麻和改性吸附劑用溴化鉀壓片,在4500～0cm最佳投加量和最佳加入溫度利用新疆維吾爾自治區(qū)產(chǎn)量豐富、價(jià)格低廉的亞麻為原料,制備改性亞麻負(fù)載納米鐵吸附劑;最佳改性劑十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量濃度為5%;最佳改性吸附劑的投加量為0.02g;最佳攪拌時間為3