新型吸附剂在染料废水处理中的应用

产生进一步的聚集，从而形成体积大而结实的下沉 型羊毛状絮体，然后沉淀下来。
４ 结论
（１） 各种改性膨润土对印染废水的脱色率均高 于膨润土原土，而 ＰＤ Ｍ Ｄ Ａ Ａ Ｃ － 膨润土的吸附性能 比原土有了大幅度提高，对实际废水的脱色率为 ９８％ 以上，Ｃ Ｏ Ｄ ｃｒ去除率可达 ６７％ 。
（２） ＰＤ Ｍ Ｄ Ａ Ａ Ｃ － 膨润土对印染废水的脱色率 略高于活性炭的脱色率，但处理时间远少于用活性 炭处理的时间，说明 ＰＤ Ｍ Ｄ Ａ Ａ Ｃ － 膨润土在深度处 理印染废水方面可以取代或者部分取代活性炭。 参考文献：
０．２ｇＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土，搅拌 ３０ｍｉｎ，离心分离，测
定其吸光度和 ＣＯＤ 值，计算 ＣＯＤ 去除率和脱色
率，考察溶液 ｐＨ 值对印染废水处理效果的影响。结
果见图 ２。
从图 ２ 可以看出，色度去除率与 ＣＯＤ 去除率 在中性条件下较差，在酸性和碱性条件下较好。考虑 到排放标准，ｐＨ 值控制在 ８ 为宜。 ２．３．２ 搅拌时间对 ＣＯＤ 和色度去除率的影响
本研究的目的是用聚二甲基二烯丙基氯化铵 （ＰＤＭＤＡＡＣ ） 改性膨润土制得 ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润 土，并与硫酸酸化土和高温熔烧土做了比较，并用 ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土对实际染料废水进行了处理。
１ 试验部分
１．１ 试剂与仪器 １．１．１ 试剂
（１）钠基膨润土：山东潍坊产，经研磨过 １２０ 目 筛，主要成分为灰白色；经 Ｘ 射线衍射分析为含钠 型蒙托石。按文献［５］的方法测得土样的阳离子交换 容量（ＣＥＣ ）为 ６０ｍｅｑ／１００ｇ 该膨润土的膨胀倍数为 １５ｍＬ／ｇ ，胶质价为 １００ｍＬ／１５ｇ ，ｐＨ 为 ７．０。（２）聚二甲
３ 膨润土的改性机理
经阳离子表面活性剂改性制得的有机膨润土， 由于季铵盐阳离子进入膨润土的层间，使有机膨润 土的层间距比原土有不同程度的增大，其有机碳含 量增加，疏水性能得以改善，因此，去除水中有机物 的能力大大增强。
当将有机膨润土加入到染料废水中时，膨润土 表面的长碳链有机阳离子通过氢键力和范德华力 对有机染料分子进行吸附桥联和网捕缠绕作用，使 原来分散在染料溶液中的细微悬浮液和胶体颗粒
膨润土在我国储量大，价格便宜。膨润土矿主 要组分蒙脱石具有独特的晶体结构，拥有良好的阳 离子交换性能和高比表面积等特性，作为废水处理 的吸附剂在国内外以被广泛的应用［２］。膨润土直接 用于处理染料废水几乎没有处理效果，因此在使用 前须进行转型和改性。比较常用的改性膨润土为酸 活化膨润土，常将其与其它方法结合使用，如酸活 化膨润土 － 絮凝法 ［３－４］，然而这种方法也存在分离 慢、处理废水的浓度低等特点。
表 １ 不同改性方法制备的膨润土的吸附效果比较
改性方法 高温熔烧法 硫酸酸化法 有机膨润土
投加量 ／ｇ ０．５ ０．５ ０．５
对活性翠蓝去除率 ／％ １９．１ ２８．３ ７８．２
对活性嫩黄去除率 ／％ １３．４ １９．４ ５４．９
２．３ 阳离子有机膨润土处理实际印染废水
本试验所用实际废水为山东某印染厂经混凝
准确称取 ３．０ｇ 活性翠蓝 ＫＮ－Ｇ ，３．０ｇ 活性嫩黄 Ｋ－ ４Ｇ ，分别溶于 １０Ｌ 自来水中，搅拌均匀，配成浓度 为 ０．０３％ 的模拟印染废水。
取 ２００ｍＬ 染料废水于锥形瓶中，加入一定量的 改性膨润土，搅拌一定时间，离心，过滤，测定剩余 染料浓度，其脱色率 η 为：η＝（１－Ａ ／Ａ Ｏ）"１００％ １．４ 温度条件的预试验
［１］ 苏玉萍，奚旦立．活性染料印染废水混凝脱色研究 ［Ｊ］．上海环境科学，１９９９，１８（２）：８８￣９０．
［２］ 冀静平，祝万鹏，孙欣．膨润土的改性及对染料废水 的处理研究［Ｊ］．中国给水排水。１９９８，１４（４）：７－９．
［３］ 陈群燕，钟卫国．Ａ Ｂ 生化法在印染废水处理中的应 用［Ｊ］．水处理技术，２００３，２９（４）：２３６－２３８
２５!时两种染料在 ３０ｍｉｎ 内均可达到平衡。 １．６ 吸附率 － 废水 ｐＨ 值关系的测定
分别取 ２００ｍＬ 模拟废水，用盐酸和氢氧化钠溶 液调节不同的 ｐＨ 值，各加 ０．５ｇＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润 土，搅拌 ６０ｍｉｎ，测定滤液的脱色率。
２ 结果与讨论
２．１ 溶液 ｐＨ 值对 ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土吸附染料的 影响
的增来自百度文库会大大增加后续工艺的处理难度和成本。可
见 ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土对两种活性染料的吸附能力
最强。因此选择 ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土处理染料废水
较为合理。
同时为了了解 ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土的吸附性
能，还对 ＰＤＭＤＡＡＣ 对两种模拟废水进行处理，
ＰＤＭＤＡＡＣ 对两种模拟废水几乎没有去除效果。
收稿日期：２００５－０３－２８ 作者简介：王红梅，（１９６８－ ），女，山东师范大学化学专业毕业，现就 读于山东大学环境工程专业硕士研究生。主要从事水环境保护、环 境化学方面的教学及科研工作。
基二烯丙基氯化铵（ＰＤＭＤＡＡＣ ，４０％ ）。（３）活性翠蓝： ＫＮ－Ｇ ，最大吸收波长 λ＝６１５ｎｍ 。（４） 活性嫩黄： Ｋ－４Ｇ ，最大吸收波长 λ＝４２０ｎｍ 。 １．１．２ 主要试验仪器
［７］．王连军，黄中华，刘晓东，等．膨润土的改性研究［Ｊ］．工 业水处理，１９９９，１９（１）：９－１１．
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｗ Ｔｙｐｅ Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ ｉｎ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ Ｄｙｅｓｔｕｆｆ Inｄｕｓｔｒｙ
ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ－ｍｅｉ， ＺＨＥＮＧ Ｚｈｅｎ－ｈｕｉ （Ｊｉｎｉｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ， ２７２１２２，Ｃｈｉｎａ） Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： ＰＤＭＤＡＡＣ－ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｐｏｌｙ ｄｉｍｅｔｈｙｌｄｉａｌｌｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ （ＰＤＭＤＡＡＣ） ａｎｄ ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ． Ｔｈｅ ＰＤＭＤＡＡＣ－ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｉｎ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｏ ｔｒｅａｔ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｔｕｒｑｕｏｉｓｅ Ｂｌｕｅ ＫＮ－Ｇ ｄｙｅ ｓｔｕｆｆ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ａｎｄ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｆｌａｖｉｎｅ Ｋ－４Ｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ＰＤＭＤＡＡＣ－ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ＇ｓ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｂｅｓｔ ｂｙ ｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇ ｏｔｈｅｒ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ．Ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｏｆ ＰＤＭＤＡＡＣ－ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ ｆｏｒ ｃｏｌｏｒ ａｎｄ ＣＯＤ ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ａｃｔｕａｌ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｗｅｒｅ ｇｒｅａｔｅｒ ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ａｃｔｕａｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ， ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ＰＤＭＤＡＡＣ－ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ ｗａｓ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ；Ｍｏｄｉｆｙ；Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；Ｐｏｌｙ ｄｉｍｅｔｈｙｌｄｉａｌｌｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ；Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
用活性翠蓝 ＫＮ－Ｇ 、活性嫩黄 Ｋ－４Ｇ 两种染料 的 ０．０３％ 水溶液分别在 １０!、１５!、２５!、３５!进行 ２ｈ 的 ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土吸附脱色试验，结果表 明，脱色率在此温度范围内没有明显差异。 １．５ 关于吸附速度的预试验
称取 ０．５ｇ 不同改性膨润土，加入已预先恒温至
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２５!的 ２００ｍＬ 含染料 ０．０３％ 的水溶液中，开动搅 拌，每隔 １０ｍｉｎ 抽取 １０ｍＬ 悬浊液，离心，过滤，测定 剩余染料浓度。结果表明，
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Ｖ ｏｌ．３６ Ｎ ｏ．７ ! ２００５"
定滤液的 Ｃ Ｏ Ｄ 值和吸光度，计算 Ｃ Ｏ Ｄ 去除率和脱 色率，考察投加量对印染废水处理效果的影响。结 果见图 ３。
由图 ３ 可以看出，随着投加量的增加，印染废 水的 Ｃ Ｏ Ｄ 和色度去除率均增大，其中脱色率的增 加较大，说明 ＰＤ Ｍ Ｄ Ａ Ａ Ｃ － 膨润土对印染废水具有 较好的脱色效果。在投加量为 ０．１５％ 的情况下，可使 废水的 Ｃ Ｏ Ｄ 降至 ６０ｍ ｇ 左右，色度约为 ２ 倍。即达 到 Ｇ Ｂ －４２８７－９２ 《纺织染整工业污染物排放标准》 （Ⅰ级）中的相关标准。
－－ 生化处理后的印染废水，染料以 Ｋ 、ＫＮ 型活性染
料为主，ｐＨ 值为 ８，最大吸收波长为 ５２０ｎｍ ，吸光度
为 ０．３６，ＣＯＤ 值为 １８３ｍｇ／Ｌ 。
通过实验确定有机膨润土处理低浓度印染废水
的最佳工艺条件和投加量。
２．３．１ ｐＨ 值对印染废水处理效果的影响
取 ２００ｍＬ 实际废水，调溶液 ｐＨ 值，分别加
按照试验 １．５ 考察搅拌时间对印染废水处理效 果的影响。
当吸附时间超过 ３０ｍｉｎ 时，印染废水的 ＣＯＤ 和脱色率均趋于稳定，此时已基本达到吸附平衡，这 说明试验中采用吸附时间为 ３０ｍｉｎ 时可行的。 ２．３．３ ＰＤ Ｍ Ｄ Ａ Ａ Ｃ － 膨润土投加量对吸附效果的影响
分 别 向 盛 有 ０．１ｇ、０．２ｇ、０．３ｇ、０．４ｇ、０．５ｇ、０．６ｇ ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土的烧杯中，加入 ２００ｍＬ 印染废 水，置于磁力搅拌器上进行搅拌，３０ｍｉｎ 后过滤，测
７２１ 型 分 光 光 度 计 ，ｐＨＳ－２ 型 精 密 酸 度 计 ， ＳＨＡ－Ｃ 型 水 浴 恒 温 振 荡 器 ，ＬＤ５－２Ａ 型 离 心 机 ， ７８－１Ａ 型磁力加热搅拌器，ＣＯＤ 恒温速测仪。 １．２ ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土的制备方法
称取 ５ｇ 聚二甲基二烯丙基氯化铵（ＰＤ Ｍ Ｄ Ａ Ａ Ｃ ， ４０％ ）溶于 １００ｍ Ｌ 蒸馏水中，加入 ５０ｇ 干燥的钠基膨 润土，在 ６０￣７０!水浴中搅拌 ２ｈ，产物经真空抽滤， 用蒸馏水洗涤 ２ 次，滤干后，在 ８０￣９０!下烘干 ２ｈ， 再在 １０５!下活化 １ｈ，经研磨，过 １２０ 目筛，制成 ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土。 １．３ 染料废水的配制及脱色试验
［４］ 杭瑚，胡博路，杨宏，等．膨润土吸附一絮凝法处理废 水中的有机染料［Ｊ］．环境科学，１９９４，１５ （１）：４２－４５．
［５］ 张乃娴，赵惠敏，李幼琴，等．粘土矿物研究方法［Ｍ ］． 北京：科学出版社，１９９０．
［６］ 赵华章，高宝玉，岳钦艳． 二甲基二烯丙基氯化铵 （Ｄ Ｍ Ｄ Ａ Ａ Ｃ ） 聚合物的研究进展 ［Ｊ］． 工业水处理，１９９９，１９ （６）：１－４．
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文章编号：１００６－４１８４（２００５）０７－００１８－０３
Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ ．７ （２００５）
新型吸附剂在染料废水处理中的应用
摘 要：
关键词：
目前，全世界使用的染料品种达数万种，其中 活性染料由于色泽鲜艳，色谱齐全，正被越来越广 泛地采用。但活性染料良好的亲水性和理化特征， 使其成为印染废水中难去除的染料之一［１］。
在相同的实验条件下，在 ０．０３％ 的活性翠蓝 ＫＮ－Ｇ 、活性嫩黄 Ｋ－４Ｇ 溶液中，投加 ０．５ｇ 膨润土， 膨润土对两种染料几乎没有脱色效果。按照文献［７］ 制得 ４５０!高温熔烧土和 ０．５ｍｏｌ／Ｌ 的硫酸酸化土， 分别对 ０．０３％ 活性翠蓝 ＫＮ－Ｇ 、活性嫩黄 Ｋ－４Ｇ 进 行处理，处理效果见表 １。从表 １ 可以看出改性膨润 土的吸附能力均比原土有所提高，但吸附性能的增 加程度不同，其中高温熔烧土和硫酸酸化土的吸附 性能增加不大，而 ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨润土的吸附性能 比原土有了大幅度的提高。尽管高温熔烧法、硫酸 酸化法制备改性膨润土的成本较低，增加改性膨润 土的投加量可使废水的处理效果提高，但是投加量
ｐＨ 值 对 ＰＤＭＤＡＡＣ－ 膨 润 土 对 活 性 翠 蓝 ＫＮ－Ｇ 、活性嫩黄 Ｋ－ ４Ｇ 两种染料的吸附结果见图 １ 所示。
从图 １ 可见，ｐＨ 值对去处两种染料的影响规律 基本是一致的，ｐＨ 值 ＜７ 时，ｐＨ 值越小，脱色效果越 好，在 ｐＨ 值 ＞７ 时，ｐＨ 值越大，脱色效果越好。这是 因为，在强酸性条件下，染料分子含有亲质子基团， 极性极大，容易被吸附到阳离子膨润土的颗粒上； 在强碱性条件下，染料溶液的 Ｚｅｔａ电位降低，易发 生聚沉，这种聚沉作用使得阳离子膨润土对染料的 吸附作用增强［６］。 ２．２ 不同改性膨润土与膨润土、ＰＤＭＤＡＡＣ 脱色效 果比较