實(shí)驗(yàn)表明,粉煤灰的投加量較低時(shí)色度和COD的去除率顯著增加,且CTMAB改性粉煤灰的效果要優(yōu)于酸改性。對(duì)于50 mL染料廢水,在粉煤灰的投加量為1.2 g時(shí),色度和COD的去除率分別達(dá)到78.5%、70%,投加量在1.2 g以后增加緩慢。從經(jīng)濟(jì)角度考慮,粉煤灰的最佳投加量應(yīng)該為1.2 g。
2.2.2初始pH對(duì)吸附效果的影響
取若干份50 mL 200 mg/L的酸性橙模擬廢水放入200 mL燒杯中,調(diào)節(jié)不同的pH,然后分別加入1.2 g不同改性劑改性的粉煤灰,室溫下磁力攪拌30 min,然后離心分離,取上清液測其吸光度和COD(圖5、6)。
由圖5、6可知,CTMAB改性對(duì)色度和COD的去除率隨pH的增大而減小,這是因?yàn)樵趶?qiáng)酸條件下粉煤灰內(nèi)部封閉孔道被打開,粉煤灰的比表面積增大,使其對(duì)染料的吸附性能增強(qiáng)[6]。酸改性粉煤灰對(duì)色度和COD的去除率隨pH的增加而增加,這是因?yàn)閜H值等于10時(shí),粉煤灰表面吸附了大量羥基離子,與染料中的OH-,SO2-3,NH-3或COO-等發(fā)生氫鍵聯(lián)結(jié),增強(qiáng)了粉煤灰對(duì)染料分子的吸附能力。pH值繼續(xù)增大,染料在水溶液中都以陰離子形式存在,一方面OH-和染料陰離子在粉煤灰表面競爭吸附,另一方面由于粉煤灰表面帶有大量負(fù)電荷,產(chǎn)生了靜電斥力,妨礙了染料陰離子吸附[7]。綜合來說,在堿性條件下,酸改性的處理效果比CTMAB改性的處理效果稍好一些,而在酸性條件下,CTMAB改性處理后的脫色率和COD去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酸改性,所以本文采用CTMAB改性。對(duì)于CTMAB改性來說,當(dāng)pH在2左右時(shí)脫色率和COD的去除率最大分別為90.3%、78.5%。因此,最佳pH值是2。
2.2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)吸附效果的影響
取若干份50 mL 200 mg/L的酸性橙模擬廢水放入200 mL燒杯中,調(diào)節(jié)pH=2,然后分別加入1.2 g不同改性劑改性的粉煤灰,室溫下磁力攪拌一段時(shí)間,然后離心分離,取上清液測其吸光度和COD。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著反應(yīng)時(shí)間的增加,色度和COD的去除率也增加,且CTMAB改性后的處理效果要優(yōu)于酸改性后的處理效果。對(duì)于CTMAB改性而言,當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為30 min時(shí),色度和COD去除率達(dá)到最大為86.3%、71.6%。反應(yīng)時(shí)間超過30 min,脫色率和COD的去除率基本不變(圖7、8)。所以反應(yīng)的最佳時(shí)間是30 min。
2.2.4溫度對(duì)吸附效果的影響
取若干份50 mL 200 mg/L的酸性橙模擬廢水放入200 mL燒杯中,調(diào)節(jié)pH=2,然后分別加入1.2 g不同改性劑改性的粉煤灰,在不同的溫度下磁力攪拌30 min,然后離心分離,取上清液測其吸光度和COD(圖9、10)。
由圖9、10可知,脫色率和COD去除率隨溫度的增加先有少許增加然后下降,當(dāng)溫度為20~30℃時(shí),脫色率和COD去除率達(dá)到最大。這是因?yàn)闇囟壬撸勖夯耀@得吸附活化能從而增強(qiáng)吸附能力。吸附在給定溫度下一般自發(fā)進(jìn)行,因此吸附過程的吉布斯函數(shù)變△G<0,而吸附質(zhì)被吸附后其自由度下降,因而吸附過程的熵變△S<0。根據(jù)熱力學(xué)公式△G=△H-T△S可知,吸附過程放熱[8]。因此,溫度升高又對(duì)吸附過程不利。所以反應(yīng)的最佳溫度是20~30℃。
3·結(jié)論
(1)粉煤灰具有很強(qiáng)的吸附性能,對(duì)印染廢水有極好的脫色效果,對(duì)粉煤灰改性后可大大提高其對(duì)印染廢水的脫色效果。
(2)用1.5 g/L的CTMAB溶液改性后的粉煤灰處理酸性橙模擬廢水,對(duì)于50 mL模擬廢水,在粉煤灰投加量為1.2 g,pH為2,溫度為20~30℃,反應(yīng)時(shí)間為30 min時(shí)是最佳反應(yīng)條件。
(3)綜合比較不同的改性劑改性的粉煤灰,CTMAB改性后的處理效果優(yōu)于酸改性后的處理效果,實(shí)驗(yàn)研究表明,粉煤灰的投加量、反應(yīng)時(shí)間、溫度以及pH對(duì)脫色率的影響較大。
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