家居常识|大型海藻浒苔对碱性染料亚甲基蓝的吸附性能

   更新日期:2021-07-19     来源:建材之家    作者:饰品之家    浏览:47    评论:0    
核心提示:染料在印染行业应用广泛,由此产生的印染废水排放到自然水体后,引发的环境问题日益突出。多数染料含有复杂的芳环结构,且具有一定的毒性和生物积聚性,在自然条件下很难降解[1],因此,对印染废水进行吸附脱色是应用较为广泛的处理方法[2]。历史上,印染废水吸附处理中应用较多的吸附剂是活性炭,但其价格昂贵,难以再生,不适于印染废水的大规模处理。许多学者先后研究了泥炭、膨润土、炉渣、飞灰、黏土、玉米棒、刨花、硅

如何判断特色稀有石材的价值

推荐简介:身为一个石材人,大家知道特色石材的价值是什么吗?特色石材的价值是:珍贵、稀有、独特。它的稀有和独特性,能为设计师设计出与众不同的设计效果。比如随州独有的纹理的黄金麻花岗岩1、特色石材的纹路变幻无穷,整体纹路的变化及风格要遵从别墅装修的整体风格走向。中式风格则要有较含蓄内敛的纹路走向,现代派则又倾于大气简约同时不失时尚个性。因此在使用面积时需考虑整体的纹路搭配。2、特色石材的颜色丰富多彩,但整......
饰品之家讯:染料在印染行业应用广泛,由此产生的印染废水排放到自然水体后,引发的环境问题日益突出。多数染料含有复杂的芳环结构,且具有一定的毒性和生物积聚性,在自然条件下很难降解[1],因此,对印染废水进行吸附脱色是应用较为广泛的处理方法[2]。历史上,印染废水吸附处理中应用较多的吸附剂是活性炭,但其价格昂贵,难以再生,不适于印染废水的大规模处理。许多学者先后研究了泥炭、膨润土、炉渣、飞灰、黏土、玉米棒、刨花、硅土等低值材料的吸附脱色效果,但是,这些低值吸附剂总体上吸附容量不高,脱色时的投加量很大[3]。因此,需要寻求更为廉价高效的吸附剂进一步提高吸附效率并降低成本。

浒苔(Enteromorpha prolifera)属海洋中的大型藻类,每年春夏季节在山东青岛等城市的海边泛滥成灾,易腐烂发臭,影响海洋生态环境和沿海景观,被称为“绿潮”灾害。目前对浒苔尚无很好的处理或利用措施,一般通过填埋方法进行处置,处置办法单一且低效,且容易造成地下水的有机污染。如果将其作为一种吸附材料,不仅具有材料来源广泛、制备方法简单的特点,更重要的是为沿海“绿潮”防治提供了一条有效途径。亚甲基蓝(Methylene blue,MB)是一种在纸张彩印、棉毛染色等领域应用广泛的碱性染料[4],其毒性虽然不是很强,却能揭示染料对生物体的有害影响。人体吸入MB后,会产生呼吸困难、呕吐、腹泻、恶心等症状。由于分子结构简单,MB常作为检验吸附性能和研究吸附机理的重要材料[5]。本研究采用简单方法将浒苔制成干粉吸附剂,测定其对MB的吸附性能,以便为浒苔的资源化利用提供理论依据。

1 材料、仪器与方法1.1 材料浒苔干粉:将采集于青岛市海水浴场的浒苔,去除杂质后洗净,并用去离子水冲洗,于105℃下烘箱中干燥至恒重,粉碎,过筛,按不同颗粒大小分装,置于干燥器中保存备MB:购自国药集团化学试剂有限公司。分子式为C16H18ClN3S·3H2O,相对分子质量373.90,结构式见图1。

模拟染料废水:准确称取0.10g的MB,用去离子水溶解定容至1 000mL,配成质量浓度为100mg·L-1的染料母液,再依次稀释为所需浓度的模拟染料废水(简称染料废水)。该染料的最大吸收波长为λ=665nm。

1.2 仪器H2S-H型恒温水浴振荡器(哈尔滨市东联电子技术开发有限公司);PHS-3C型精密酸度计(上海理达仪器厂);T6型紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司);DL-5-B低速大容量离心机(上海安亭科学仪器厂);分样筛(0.25mm、0.5mm、1mm、2mm。上虞市沪江仪器纱筛厂)。

1.3 MB浓度与吸光度关系方程在波长665nm下,依次测定不同浓度(C)染料废水的吸光度(A),绘制A—C曲线图,得到线性方程A=0.194C+0.015(R=0.9995),用于计算吸附平衡时溶液中残余染料的浓度。

1.4 浒苔对MB的吸附条件优化将制备的浒苔干粉加入装有100mL一定质量浓度(C0)的模拟废水中,进行振荡吸附,取上清液,在665nm波长下测定上清液的吸光度A1,按上述关系方程计算MB的剩余浓度(C1)及废水的脱色率(η)。期间,依次改变下列因子的水平,考察η的变化:①初始染料浓度(100mg·L-1);②吸附剂用量(0.05~2.0g·L-1);③振荡时间(5~120min);④pH值(2.0~11.0);⑤温度(10~50℃);⑥振荡频率(0~200r/min);⑦藻粉粒径(0.25~2mm)。

1.5 脱色率及吸附容量计算废水的脱色率和MB的吸附容量分别按以下两式计算:

式中,η为脱色率,%;q为吸附容量,mg·g-1;C0为染料废水中MB的初始质量浓度,mg·L-1;Ce为吸附平衡后的质量浓度,mg·L-1;V为染料废水的体积,mL;m为浒苔吸附剂的加入量,mg。

1.6 浒苔对MB的吸附等温线绘制在优化的静态吸附条件下,向MB初始浓度100mg·L-1的模拟废水中,分别加入不同量的浒苔(0.05~2.0g·L-1),进行吸附处理,按式(2)计算吸附剂的平衡吸附容量(qe);然后,按式(3)和式(4)分别绘制Langmuir吸附等温线和Freundlich吸附等温线[6]。

式中,C0的含义同前;Ce为吸附平衡时的染料浓度,mg·L-1;qe为平衡吸附容量,mg·g-1;Qmax为饱和吸附容量,mg·g-1;KL为Langmuir吸附常数;n和KF为Freundlich吸附常数。

2 结果与讨论2.1 浒苔对MB的吸附条件优化2.1.1 pH值对脱色率的影响一般认为,pH值既能影响吸附剂的表面结合位点,又能影响染料分子表面的电离-聚集过程,因此本研究将其作为首要的优化因素。由图2可见,在设定的pH值范围内,当废水pH值由2升至4时,浒苔对废水的脱色率显著提高;pH值为4~11时,脱色率保持在较高水平(82.32%以上),且波动幅度不大。Cengiz[5]利用总状蕨藻(Caulerpa racemosa var.cylindracea)吸附吸附MB的研究中也得到类似结果:随着pH值由3增至7,脱色率随之增加,继续增大pH值,脱色率保持稳定。这可能与藻粉表面性质因pH值而改变有关。在低pH值时,藻粉表面因质子化而带正电荷,与MB阳离子产生排斥作用,使吸附量较低。在pH值较高时,藻类细胞壁表面带负电荷,对带正电荷的MB静电引力增大[7]。由于模拟废水初始pH值(4.7)处于最优吸附的pH值区间(4~11),故以下研究中模拟废水的初始pH值均采用4.7。

2.1.2 温度对脱色率的影响在上述优化的pH值条件下,考察温度对染料吸附影响,结果见图3。温度为10℃时,脱色率最高(90.36%)。随着温度升高,脱色率略微降低,说明浒苔对MB的吸附反应为放热过程。Aravindhan等[8]研究温度对蕨藻(C.scalpelliformis)吸附碱性黄的影响时也得到相似结果:温度由20℃升至60℃,吸附容量略微降低。由于本研究中MB的去除率在温度10~50℃变化较小,因此后续研究中的废水温度均选用30℃。

2.1.3 振荡频率对脱色率的影响振荡速率对脱色率的影响见图4。随着振荡速率逐步提高,脱色率由静止吸附的67.73%增大到100r/min时的82.16%;继续增大振荡速率,脱色率不再有显著增加。这是因为,振荡速率较低时,浒苔干粉堆积在一起,分散不均匀,使固液界面减少,影响浒苔对MB分子的吸附[9];当振荡强度增加,液体和颗粒之间的相对速度变大,使颗粒表面固定液膜的厚度变薄,加快了扩散速度[10],提高了浒苔颗粒对MB分子的吸附量。当然,振荡速率增大,将使能耗上升,从吸附效果和节省能耗两方面考虑,确定适宜的振荡速率为100r/min。

2.1.4 吸附时间对脱色率的影响吸附时间过短,反应不完全,不利于吸附达到平衡;吸附时间过长,则会降低增加能耗,因此有必要合理选择吸附时间。图5显示,浒苔对废水的脱色率在反应开始的30min内急剧上升,而后逐渐减缓,90min后吸附基本达到平衡,稳定在84%左右。因此,选择吸附时间为90min。

2.1.5 MB初始浓度对脱色率的影响染料初始浓度对脱色率的影响见图6。当初始浓度为100mg·L-1时,浒苔对废水的脱色率为79.51%,随着初始浓度升高,脱色率急剧降低,初始浓度500和1000mg·L-1时的脱色率分别降为28.19%和19.14%。这种趋势在前人的研究中也经常出现。Kapdan等[11]用云芝(C.versicolor)作为吸附剂,当染料浓度由100~500mg·L-1增至700~1200mg·L-1时,脱色率由100%降至80%。Vijayaraghavan[12]、Padmesh[13]等的研究也得到类似结果。这是因为,当体系中存在低浓度染料分子时,藻粉表面的活性吸附位点相对较多,故能去除溶液中大部分染料;当染料浓度增加时,单位质量的藻粉所接触的染料分子数增多,有限的吸附位点不能完全结合废水中的染料分子,表现为去除率的降低。从本研究结果看,适宜的染料初始浓度为100mg·L-1。

2.1.6 藻粉粒径对脱色率的影响对于一定质量的吸附剂,吸附质的外部扩散速度与吸附剂的表面积大小成正比,因此吸附剂的粒径大小常被作为影响吸附的一个因素[14]。本研究采用4种不同粒径大小的浒苔干粉进行吸附实验。

由图7可见,较小粒径(<0.25mm)的浒苔对废水染料有较高的脱色率;随着粒径的增大,脱色率虽有所降低,但是仍保持在85%以上,表明粒径的变化对吸附效果没有十分明显的影响。为保证获得最高的脱色率,以下研究中选用粒径<0.25mm的浒苔干粉进行实验。

2.1.7 浒苔投加量对脱色率的影响藻粉投加量对脱色率的影响见图8。当投加量为0.05g·L-1时,脱色率仅为39.13%;随着藻粉投加量增加,脱色率急剧升高,当投加量为0.25g·L-1时,脱色率达到95.71%;继续增加投加量,由于废水中的MB分子已基本被吸附完全,脱色率不再有显著上升。因此,适宜的藻粉投加量为0.25g·L-1。由于藻粉投加量的影响实验是在其他6个因子优化的基础上进行的,因此,在图7中,藻粉投加量0.25g·L-1对应的脱色率即为浒苔干粉对MB废水的最佳脱色效果。

2.2 吸附等温线方程在优化的吸附条件下,保持温度(20℃、30℃、40℃)不变,依次向100mg·L-1的MB溶液中加入不同量(0.050、0.075、0.100、0.125、0.250、0.500、1.000、2.000g·L-1)的浒苔干粉,测得Ce和Qe对应数据。根据三种温度下的吸附平衡数据(lgce与lgqe;1/ce与1/qe),分别采用L型和F型吸附等温线进行拟合,由此计算得到的参数值列于表1。可见,各温度下的L型等温线的相关系数R值均高于F型等温线,表明Langmuir方程适于描述浒苔对MB的吸附过程,即:这种吸附更倾向于单分子层吸附。各温度下表征吸附质与吸附剂表面作用强度的参数1/n均在0.1~0.5,表明浒苔对MB的吸附容易发生。

由Langmuir吸附等温线得出的饱和吸附容量Qmax为1000mg·g-1,大大高于文献报道的其它吸附材料对MB的饱和吸附容量(表2),表明以青岛市附近海域的浒苔作为印染废水吸附剂具有十分广阔的应用前景。为尽早将其应用于印染废水的吸附处理,今后应在以下几方面进一步研究:青岛海域浒苔的细胞壁结构和活性基团特点研究;浒苔快速干化及低成本制备吸附剂的技术;青岛海域浒苔对混合染料废水的吸附脱色性能研究;浒苔对染料的动态吸附工艺条件优化等。

3 结 论(1)浒苔对MB的适宜吸附条件为:废水中染料初始浓度为100mg/L,pH值为4~11,温度10~50℃,振荡速率100r/min,吸附时间90min,藻粉粒径<0.25mm,藻粉投加量为0.25g·L-1。在该条件下,废水中MB的去除率达到95.71%。

(2)浒苔对MB的吸附过程与Langmuir吸附等温线有较好一致性,为单分子层吸附。

(3)浒苔对MB的饱和吸附容量远高于文献报道的其他吸附剂,温度20~40℃时均达到1000mg·g-1,证明青岛附近海域浒苔是一种很有潜力的印染废水吸附剂。

饰品之家专注于各种家居的饰品,家纺,小饰品,装饰品,礼品,春节礼品,精美礼品的新闻资讯和导购服务,敬请登陆饰品之家:http://jiafang.jc68.com/
小程序码
 
打赏
 
更多>文章标签:礼品
更多>同类饰品家纺资讯
0相关评论

推荐图文更多...
点击排行更多...
饰品家纺圈更多...
推荐产品更多...
建材风水 | 木板之家 | 电工之家 | 壁纸之家 | 净化之家 | 安防之家 | 防水之家 | 洁具之家 | 窗帘头条 | 家饰之窗 | 门窗之窗 | 纱窗之窗 | 木门之窗 | 吊顶之窗 | | 天花之窗 | 石膏之窗 | 家具之窗 | 沙发之窗 | 衣柜之窗 | 五金之窗 | 交电之窗 | 锁具之窗 | 楼梯之窗 | 铁艺之窗 | 栏杆之窗 | 灯饰之家 | 电气之家 | 博一建材 | 老姚之家 | 卫浴之家 | 瓷砖之家 | 墙纸之家 | 区块链洞察 | 建材头条 | 郑州建材 | 驻马店建材 | 周口建材 | 信阳建材 | 商丘建材 | 南阳建材 | 三门峡建材 | 漯河建材 | 许昌建材 | 濮阳建材 | 焦作建材 | 新乡建材 | 鹤壁建材 | 安阳建材 | 平顶山建材 | 洛阳建材 | 开封建材 | 武汉建材 | 神农架建材 | 天门建材 |
建材 | 区块链 | 企业之家 | 移动社区 | 关于我们  |  联系方式  |  使用协议  |  版权隐私  |  网站地图 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | RSS订阅 | sitemap | 粤ICP备14017808号
(c)2015-2017 BO-YI.COM SYSTEM All Rights Reserved
Powered by 饰品之家