摘要:以陽離子紅X－GRL溶液模擬染料廢水，以陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為捕獲劑，對氣浮法處理染料廢水的工藝進(jìn)行了研究。研究了pH、氣體流量、表面活性劑用量、裝液量對染料廢水脫色率的影響。用正交實(shí)驗(yàn)法確定了最佳工藝條件:pH為9．0、氣體流量為300 mL/min、裝液量為450 mL、表面活性劑濃度為1．4 mmol/L，此條件下，陽離子紅X－GRL脫色率為95．7%，富集比為13．5。關(guān)鍵詞:氣浮法;印染廢水;陽離子紅X－GRL
文章編號:1006－0456(2011)03－0231－03
棉、毛、化纖等紡織品在染色過程中會產(chǎn)生印染廢水。紡織印染行業(yè)一直是中國的工業(yè)污染大戶，其廢水水量大、色度高、水質(zhì)變化大、pH變化大、有機(jī)污染物含量高、組分復(fù)雜，已經(jīng)成為當(dāng)今環(huán)境保護(hù)行業(yè)公認(rèn)的難處理工業(yè)廢水之一［1］。隨著染料工業(yè)的迅猛發(fā)展，如PVA漿料、人造絲皂化物以及大量新型助劑的廣泛應(yīng)用，使大量難降解的有機(jī)化合物進(jìn)入水體，增加了廢水處理的難度［2－5］。氣浮法利用高度分散的微氣泡作為載體去黏附廢水中的懸浮物，使其密度小于水而上浮到水面以實(shí)現(xiàn)分離。氣浮法可用于水中固體與固體、固體與液體、液體與液體乃至溶質(zhì)中離子的分離［6］。與其他水處理方法相比，氣浮法具有以下優(yōu)點(diǎn)［7］:氣浮設(shè)備占地少，節(jié)省投資;處理效果好，出水水質(zhì)好;可以回收利用有用物質(zhì)。本文以陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉作為捕獲劑，選用陽離子染料陽離子紅X-GRL為目標(biāo)污染物，研究通氣速率、pH、表面活性劑的濃度、裝液量等因素對去除率的影響。
1·實(shí)驗(yàn)部分
1．1主要儀器與試劑
主要儀器:CR-30R增氧泵;氣體分布器;氣體流量計(jì);T6 UV/VIS分光光度計(jì)(普析通用);pH計(jì)(梅特利托利多儀器公司)。
主要試劑:十二烷基苯磺酸鈉(SDBS，分析純);陽離子紅X-GRL(CR X-GRL，C18H21N6 Cl3 Zn，上海染化三廠)儲備液，濃度1×10－3 mol/L，稱取492．5mg陽離子紅X-GRL粉末于少量水中溶解，后轉(zhuǎn)移至1 L容量瓶中，加純水至標(biāo)線，搖勻);0．1 mol/L硫酸水溶液;0．1 mol/L氫氧化鈉水溶液。
1．2實(shí)驗(yàn)方法
移取10 mL陽離子紅X-GRL的儲備液于100mL容量瓶并加水至標(biāo)線搖勻后，轉(zhuǎn)移至1L燒杯中，向其加入不同量的表面活性劑SDBS水溶液300mL，混勻。用0．1 mol/L H2SO4與0．1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH后，開始通氣，并通過氣體流量計(jì)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，收集泡沫進(jìn)行消泡處理并待燒杯中沒有泡沫形成時(shí)，停止反應(yīng)，測定各參數(shù)值。
1．3去除效果的評價(jià)方法
用1 cm比色皿，以水作參比，于530 nm處，測定CR X-GRL溶液的吸光度A。CR X-GRL染料的去除效果用脫色率(R)和富集比(β)來表示。其中富集比的定義是所分離的組分在消泡液中的濃度與在初始處理的料液中的濃度之比，其表征的是消泡液中CR X-GRL的富集程度。
R=(A0－A)/A0×100%(1)
β=(A0V0－AV)/(A0Vf)(2)
式中:A0和A分別為起始溶液的吸光度和無氣泡產(chǎn)生后溶液的吸光度;V0，V，Vf分別為起始溶液體積、燒杯底剩余液體積和消泡液體積。
2·結(jié)果與討論
2．1 pH的影響
陽離子染料能在水中完全電離形成帶正電的陽離子，并與SDBS電離出的陰離子形成締合物。由圖1可知，在酸性條件下，SDBS電離度降低，因而影響CR X-GRL與SDBS的締合，導(dǎo)致去除效果不佳。
而堿性條件下，有助于SDBS解離出陰離子，并且隨水溶液中OH－的增多，解離效果越好。這是應(yīng)為由于CR X-GRL的陽離子與溶液中的OH－結(jié)合不穩(wěn)定，但CR X-GRL仍然可以良好電離，因此，OH－不會影響SDBS與CR X-GRL的締合。由圖1得出，在堿性條件進(jìn)行氣浮，比在酸性條件下去除效果更理想。
2．2氣體流量的影響
氣體流量是氣浮法工藝中的一個重要參數(shù)，對去除效率的高低起重要作用。氣體流量的提高，可以增大界面面積［8］，從而有利于溶質(zhì)的分離。而低氣體流量可以獲得更高的分離因子［9］，因?yàn)檩^低的氣速可以降低泡沫中的夾液量;并且氣速太高，泡沫的量就會增加，泡沫的增加使得其在燒杯中的停留時(shí)間就減少，從而導(dǎo)致脫色率和富集比的下降。
如圖2所示，隨氣速增大，泡沫生成速率和上升速率也增大，氣液兩相接觸傳質(zhì)越來越不充分。由于氣速的增大，使得溶液的含氣量較高，使泡沫層排液不充分，以至泡沫層夾液量增高，最終引起脫色率和富集比的下降。
2．3表面活性劑濃度的影響 由圖3可以看出:隨著SDBS濃度的增大，脫色率呈上升趨勢。這是因?yàn)镾DBS隨著濃度的增加，此時(shí)泡沫的形成也增多，從而表面吸附量增大，與CR X-GRL的締合幾率也變大，因此脫色率呈上升趨勢。
另一方面，隨著SDBS濃度的增大，富集比變大。但此時(shí)，溶液的表面張力逐漸變小，起泡性和泡沫穩(wěn)定性都在逐漸變大，從而引起泡沫層夾液量增加，當(dāng)表面吸附量增大的影響不如夾液量增加的影響大時(shí)，富集比就開始下降。
2．4裝液量的影響
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