磁性壳聚糖微球对酸性偶氮染料废水的脱色研究

始浓度分别为 *+、 !++、 2/0、 ,.!、 1+. 和 ./-$% & ’5 在中性条件下搅拌吸附 ! 小时 5 取上清液测定吸 光度。实验结果如下图所示。
第$期
洪爱真， 魏燕芳， 陈盛： 磁性壳聚糖微球对酸性偶氮染料废水的脱色研究 ・ ・ "
由图 !、 " 可以看出 # 在吸附剂量一定的情况下 # 随着原液浓度的增大 # 吸附率减小而吸附量增大 # 在 甲基橙浓度为 $"%&’ ( ) 左右时#磁性壳聚糖微球有较高的吸附量和吸附率。因此 # 利用磁性壳聚糖 微球吸附甲基橙溶液 # 在中性条件下原液浓度以不大于 *%%&’ ( ) 为宜。在最佳 +, 吸附时 # 由于吸 附速度及吸附量明显增加# 原液浓度可适当提高到 "%%&’ ( )。 在处理实际废水时应根据废水的浓度、 体积及吸附剂的吸附容量来确定吸附剂的投加量。为 了减少处理时间# 提高处理效率# 可相应的增加吸附剂的用量。
木棉纤维织物
日本大和纺公司利用热带木棉树产的木棉纤维开发出一系列纺织品投放市场。这种木棉纤维是中 空型的， 很轻， 不仅有形状稳定性， 还有优异的吸湿放湿性。制成的织物表面美观、 有光泽， 用它制作春夏 季服装非常引人注目。 这次投放市场的是木棉与棉混纺织物， 木棉含量 0/56!/5 （因为纯木棉纱强力不 他们还开发出以聚酯长丝和尼龙长丝为经纱， 木棉、 棉混纺纱为纬纱 够） ， 混纺纱支有 *7、 $/7 和 ,/7 多种。 的混纤交织物。这些木棉织物主要用于制作妇女轻量短大衣、 衬衫和连衣裙以及男士上装等。
2"- 34 值对染料溶液去除率的影响
称取一定量的吸附剂 5 甲基橙溶液用酸、 碱溶液调节至不同的 34 值 5 搅拌吸附至平衡 5 取上清 液测定水相中甲基橙的浓度5 按上式计算吸附率 （7 ） ， 实验结果如图 - 。实验结果表明 5 磁性壳 6 聚糖微球吸附酸性偶氮染料甲基橙在 34 在 280 范围时吸附能力较强。在此外界环境中吸附活性 中心基团 #8942( 形成带正电荷 #:);<;=894->(5 有利 于吸附带阴电荷离子 ?8@AB-C-8! 的染料。由此可 推论出 5 磁性壳聚糖微球吸附酸性偶氮染料主要 依靠静电引力 5 在外界 吸 附 环 境 34D2 或 34E0 时 5 削弱静电引力 5 不利于吸附。以初始浓度为
%$ 前 言
染料废水由于其高 234、 高色度、 有机成分复杂、 微生物降解程度低等诸多特点， 一直是工业 废水处理中的一大难题。治理染料废水行之有效的途径是先通过物理化学方法将其进行预处理脱 色， 去除生物毒性大、 色度高的染料分子， 提高废水的可生化性， 然后通过后续生化处理， 达到综合 治理的目的。其中作为染料废水预处理的物理化学处理是十分关键的5/016。在物理处理法中应用最 多是吸附法， 目前工业上使用较多的吸附剂是粒状活性炭和活性硅藻土和树脂。研究表明： 活性炭 是大部分染料的最好吸附剂， 但其再生困难， 使用成本高516。而壳聚糖在水处理中的应用近年来在 国外已逐渐普遍， 主要作用是吸附和絮凝5#6。本文研究了可再生磁性壳聚糖微球对偶氮染料废水的 脱色性能， 为其在工业废水处理的应用和设计最佳工艺条件提供理论依据。
.)-). 磁流体的制备
・ ・ &)&-8:9;/%<=!0>%’.-/-> 和 &)&.8:9!;/%’-<=!0>%’?/->6 充分溶解 6 在温度为 ?&@ 下 6 边 搅 拌 边 滴 加 18:9 A B;C>/ 水溶液至反应混合液的 D/ 为 ..E.- 。 在 ?&@下继续反应 %F6 得到棕黑色悬浮液6 以 悬液状态保存。.
聚乙二醇 !"#$%&&&’、 硫酸亚铁铵（()*)） 、 硫酸高铁铵（()*)） 、 丙酮（()*) ） 、 石油醚（()*) ） 、 甲基 橙染料、活性碳 仪器： 紫外+可见分光光度计、 电动搅拌器、 磁力搅拌器 ,-. 型分光光度计、 "/0+12 型酸度计、
.)-
制备方法
参考文献 3%+45进行 6 并做了改进。将 -47"#$%&&& 、 .&&89 重蒸水置于三颈瓶中 6 溶解后 6 依次加入
.)-)- 磁性壳聚糖微球的制备
稍作改进。在 4&&89 的大烧杯中， 分别加入 -G 壳聚糖醋酸溶液 -&89 、 参考文献 3?5， .)&89 磁流 体， 常温下充分搅拌 1&8JH ， 以形成均匀细小颗粒。造粒结束后， 倒 %890DCH+I& 及 I&89 液体石蜡， 加入 .)&89-4G戊二醛进行交联， 先在 %&@下反应 .F， 再升温在 ?&E,&@ 下反 入 4&&89 的三口瓶中， 应 1F。产物用石油醚、 丙酮、 水充分洗涤， 抽滤， 测定磁性壳聚糖 ?&@真空干燥。参照文献3,5的方法， 微球的胺基含量。
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34343 吸附平衡
采用平衡吸附实验比较磁性壳聚糖微球和活性碳的吸附能力。 取一定量的吸附剂, 对于不同浓 度的甲基橙溶液, 搅拌吸附至平衡, 磁性壳聚糖微球和活性碳的平衡吸附量如表 5 。 从图 5、 3 及表 5 可以看出磁性壳聚糖的吸附速度比活性碳快 , 吸附能力比活性碳强 , 是一种很
・ ・ , 有开发应用前景的新型染料废水吸附剂。
./- $% & ’ 的甲基橙溶液为例来验证 34 值对吸
附的影响5 搅拌吸附 - 小时后， 34 为 - 时磁性壳 聚糖微球的吸附量是 34 为 1 时的将近两倍。因此在实际处理中5 可利用废酸5 废碱液调节 34 后再 处理。
34 值
吸附量 & $%
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1 --+"2
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甲基橙初始浓度对吸附的影响 实验考察了不同浓度甲基橙溶液对磁性壳聚糖微球的吸附容量和吸附率的影响5 甲基橙的初
福 建 轻 纺
・ ・ 2++-
表 !" 平衡吸附量
起始浓度#$% & ’( 吸附平衡时间& ) 活性碳 磁性壳聚糖微球 平衡吸附量#$% & ’( 活性碳 磁性壳聚糖微球
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日本格里纳伊扎公司最近在市场
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保鲜程度提高 $/ 倍左右。应用新装备处 理食品原料， 可以取得提高风味、 优质解 冻、 抑菌等多种效果。 由于该设备体型小、 重量轻，也可以设置在现有的冷冻库、 冷 藏 库 、食 品 加 工 车 间 和 谷 物 贮 藏 仓 库 等 地。 这种新装置及保鲜技术目前已被我国 辽宁省用于葡萄保鲜， 取得成功。该以司 已在辽宁建立了合资公司， 今后将进一步 开发应用于环境和金属加工领域。
摘
要： 应用磁性壳聚糖微球对水溶性酸性偶氮染料模拟废水进行吸附脱色处理， 研究了溶
液的酸度、 染料废水的初始浓度等对脱色率的影响。研究表明， 磁性壳聚糖微球对水溶性偶氮染料 具有优良的脱色效果， 在 !" 为 #$% 左右， 吸附剂的饱和吸附量达到 &&’() ) 。 这种新型吸附剂不仅 吸附能力强*速度快*而且易分离*可再生*是一种很有开发应用前景的新型染料废水吸附剂。 关键词： 偶氮染料废水； 磁性壳聚糖微球； 吸附作用 中图分类号： +,-文献标识码： . 文章编号： （1%%# ） /%%,0’’%+ %10%%%/0%’
吸附量的计算按下式!
"#$%&
’#()* ($% +
式中 "#$% 表示吸附剂的吸附量 ,()、 (- 分别表示溶液中甲基橙的起始浓度和 $ 时间的浓度 #./ 0 1%, ’ 是吸附溶液的体积2+ 是吸附剂的质量。
3 结果与讨论
345 染料最大吸收波长的测定及定量曲线的确定
采用紫外*可见分光光度计对甲基橙溶液进行扫描测定 , 其最大吸收波长为 67)8.。对不同浓 度系列溶液进行扫描测定时, 得到其定量标准曲线, 归一化后得到方程!9&)4):;<(=)4)56 。
性壳聚糖微球吸附剂6恒温搅拌至吸附平衡。 在一定外加磁场作用下， 磁性微球沉降至底部， 取上清 液用 ,-. 型分光光度计测定甲基橙的平衡浓度。 吸附率的计算按下式K 去除率 （G） L 平衡吸附量的计算按下式K
2&+2= 2&
M.&&
HNL
O!2& + 2=’ $
式中 2&、 2= 分别表示溶液中甲基橙的起始浓度和平衡浓度 !87 B’6HN 表示吸附剂的平衡吸附量
.)1
实验方法
!.’ 染料溶液波长扫描及定量标准曲线的绘制 K 采用紫外可见分光光度计对甲基橙染料溶液进
行扫描测定 6 获得其紫外可见光谱和最大吸收波长。当对不同浓度溶液进行扫描时6 可得到染料的 定量标准曲线3I5。
!-’平衡吸附实验K配制预定组成的甲基橙溶液6取一定体积溶液于磨口锥形瓶中 6 加入定量的磁
/
/$/
实验部分
试剂和仪器
试剂： 壳聚糖、 戊二醛（.$7$） 、 甲苯（.$7$） 、 液体石蜡（2$8$ ） 、 （.$7$ ） 、 （2$8$ ） 、 9:3" ;!:<0-%
作者简介： 洪爱真 （/S,-0） ， 女， 福建福鼎人， 福建师范大学化学系硕士研究生。
・ ・ -Βιβλιοθήκη Baidu
福 建 轻 纺
・ ・ -&&1
$-" 吸附剂的再生
取浓度为 .%%&’ ( ) 的甲基橙溶液 "%&/， 加入 %-%"’ 的磁性壳聚糖微球， 搅拌吸附至平衡。 吸附 后的吸附剂可用 $&0/ ( ) 的 123/ 溶液再生 # 然后进行另一次实验 # 可反复进行多次。若要彻底再生 吸附剂#可用 $&0/ ( ) 123/ 和 %-%"&0/ ( )124, 溶液。 实验结果列于表 $ 。 结果表明， 磁性壳聚糖微球 用于吸附偶氮染料具有可再生回收、 多次反复使用的优点。
343 吸附动力学和平衡吸附研究
34345 吸附动力学
分别研究了磁性壳聚糖微球、活性碳吸附偶氮染料的吸附动力学实验，结果如下图所示。
比较图 5 和图 3 可以看出, 磁性壳聚糖微球对甲基橙溶液的吸附速度比活性碳快。相同初始浓度 下, 搅拌吸附 )4; 小时后 , 磁性壳聚糖微球对甲基橙溶液的吸附去除率达到 >>? 以上 , 活性碳对甲基 橙溶液的吸附去除率仅达到 6)?, 吸附 @ 小时后去除率为 @@? 。而对于初始浓度小于 3))./ 0 1 的 甲基橙溶液, 用磁性壳聚糖微球吸附 5A 左右, 去除率均能达到 >;? 以上。
日 推 出 防 止 食 品
氧 化 保 鲜 新 方 法
上推出一 种可防止食品氧化的 高 负 电 位
还原化新装置，商品名为 “格里纳 伊 扎
,//7”。该新装置通过对不同物质施以高
负电位的负荷， 使其发生还原作用， 从而 达到防止食用油、 食品加工用水以及金属 加工物等的氧化和质地劣化， 保持食品的 鲜度的目的。据介绍， 通过这种装置的高 负电位处理， 可使鱼和水果等生鲜食品的
第 1 期（总第 /&’ 期） （ ;>?@:A =/&’B =1
福
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1%%# 年 1 月 OQR$1%%#
磁性壳聚糖微球对 酸性偶氮染料废水的脱色研究
洪爱真， 魏燕芳， 陈盛
（福建师范大学化学系， 福建 福州 #’%%%,）
表 $- 吸附剂的再生性能
使用次数 去除率 ;<
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$ =:-%
* ="-:
*- 结论
在实验条件下#采用磁性壳聚糖微球对染料废水进行脱色的研究 # 得出以下结论 5 磁性壳聚糖微 球在最佳吸附条件下吸附饱和量大 # 对酸性染料废水具有优良的脱色能力 # 处理的 +, 值范围较宽 用量少、 吸附剂易分离、 可再生等 6+,$789。用磁性壳聚糖微球处理酸性染料废水具有脱色效率高、 优点#有较好的应用前景。 （下转第 $: 页）
!87 7’6O 是吸附溶液的体积P$ 是吸附剂的质量。 !1’ 吸附动力学实验 K 取一定体积已知浓度的染料溶液于 -4&89 锥形瓶中 6 搅拌速度控制恒速 .&&QD 8JH6将已称重的吸附剂转入锥形瓶中6按预定时间取样6测定吸光度。
第3期
洪爱真， 魏燕芳， 陈盛： 磁性壳聚糖微球对酸性偶氮染料废水的脱色研究 ・ ・ :