亞麻負載納米鐵對亞甲基藍的去除研究

亞麻負載納米鐵對亞甲基藍的去除研究

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,通過對其進行改性可以大量運用到染料廢水的預處理中材料和方法1.1試驗時間和地點本試驗于2016年3月開始,結束于2016年8月,歷時5個月。地點在伊犁師范學院實驗樓。1.2化學試劑和原料本研究化學試劑、原料的分子式、純度詳見表1。1.3不同目篩的制備預處理:將亞麻洗凈,晾干,用高速中藥粉碎機粉碎后依次分別過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,轉速為150r/min,溫度為25℃。振蕩結束靜置10min后,離心10min,轉速為5000r/min。離心結束后,用分光光度計在波長664nm下測定吸光度,記錄數(shù)據(jù)。計算去除率,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%。結果與分析2.1單因素試驗影響因素的去除率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,離心轉速5000r/min。由圖1可知,在試驗條件下,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到了85%,此時十二烷基苯磺酸鈉質量濃度為5%。隨著十二烷基苯磺酸鈉質量濃度的進一步增加,亞甲基藍色度去除率隨之降低,所以最佳十二烷基苯磺酸鈉的質量濃度為5%。2.1.2搖床轉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量濃度為5%,粒徑為80目的亞麻,攪拌時間為30min,搖床轉速為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,離心轉速為5000r/min。由圖2可知,在試驗條件下,隨著改性吸附劑投加量的增加亞甲基藍的色度去除率也隨之增加,這符合通常的吸附規(guī)律。當改性吸附劑的投加量增加到0.04g時,色度去除率達到90%。但是考慮到實際情況選擇最佳投加量為0.02g。2.1.3靜置時間和轉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,離心轉速為5000r/min。由圖3可知,在試驗條件下,隨著攪拌時間的增加亞甲基藍的色度去除率先增大后減小,當攪拌時間為30min時色度去除率達到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,以下試驗都選擇此攪拌時間。2.1.4靜置時間和轉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,離心轉速為5000r/min。由圖4可知,吸附溫度在25～55℃范圍內變化時,對亞甲基藍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搖床轉速和離心轉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,離心轉速為5000r/min。由圖5可知,在試驗條件下,在亞甲基藍的初始濃度一定的情況下隨著吸附時間的增加,亞甲基藍的色度去除率也隨之增大。符合吸附定律,且在80min后吸附達到平衡。2.1.6溶液ph值對吸附作用的影響為確定模擬廢水(亞甲基藍溶液)pH值對色度去除率的影響,改變溶液的pH值(用鹽酸和氫氧化鈉調節(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,隨著pH值的增大色度吸附率逐漸升高,當pH值達到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(亞甲基藍溶液)初始濃度對色度去除率的影響,改變亞甲基藍溶液的初始濃度,取不同體積的亞甲基藍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,吸附容量也相應增加,但當初始濃度達到一定值后,吸附容量將不在增加。由圖7可知,亞甲基藍溶液的初始濃度與吸附容量之間有密切的關系,隨著亞甲基藍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系。本研究中采用常見的吸附等線Langmuir模型和Freundlich模型來進行分析(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)進行線性擬合,采用Langmuir方程能夠較好地描述亞甲基藍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亞甲基藍溶液100mL,在25、35、45℃條件下進行振蕩吸附不同時間的試驗,測得亞甲基藍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,隨著溫度的升高,吸附量增加,說明在一定溫度范圍內,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、價格低廉的亞麻為原料,制備改性亞麻負載納米鐵吸附劑;最佳改性劑十二烷基苯磺酸鈉的質量濃度為5%;最佳改性吸附劑的投加量為0.02g;最佳攪拌時間為3