染料废水高效经济处理方法

北极星环保网讯:随着印染工业的发展，染料废水日渐成为危害生态环境和人体健康的因素。如何高效经济地处理染料废水成为了社会当前研究的重点。目前有很多方法被用来除去废水中的染料，而吸附因其操作简便，价格低廉，效果明显等优势得到了广泛的应用。近年来，越来越多的学者开始研究碳纳米管的吸附性能。

研究结果表明，碳纳米管对水中重金属离子、卤代有机物、多环芳烃等污染物均具有较高的吸附性能。A.K.Mishra等研究了碳纳米管对不同偶氮染料的吸附性能，发现对金黄和刚果红都有良好的吸附效果，其吸附量分别达到了141、148mg/g。

YunjinYao等研究了碳纳米管对甲基橙的吸附性能，研究结果表明其对甲基橙的最大吸附量仅为51.74mg/g，其性能远远没有达到实际应用的要求。笔者通过对碳纳米管进行改性，显著提高了其吸附性能，并探讨了pH、吸附剂的量、时间、温度对吸附性能的影响。此外，通过动力学与热力学模拟研究了改性碳纳米管对甲基橙的吸附机理。

1材料与方法

1.1实验仪器与试剂

仪器：紫外-可见分光光度计（UV-2550，日本岛津）；集热式恒温磁力搅拌器（DF-101S，河南省予华仪器公司）。试剂：羧基碳纳米管（CNT/COOH）（中国科学院成都有机化学有限公司）；聚乙烯亚胺（PEI）；甲基橙（MO）（阿拉丁试剂公司）。

1.2改性碳纳米管的制备

取9.6g聚乙烯亚胺（PEI）于烧杯中，加入10mL去离子水搅拌均一，取黑色羧基碳纳米管粉末（CNT/COOH）2.4g缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h。然后将其在100℃下干燥10h，得到的产物用去离子水洗涤，抽滤，烘干。最后，干燥的产物研磨过0.064mm（250目）筛，留待备用。

1.3吸附试验

取0.002g样品于25mL的比色管中，加入20mL一定浓度的甲基橙溶液，25℃下搅拌2h后，离心取上清液。用紫外-可见分光光度计在463nm处测定吸附后甲基橙溶液的浓度。

吸附量和去除率按照下列公式计算：

式中：qt——样品对甲基橙的吸附量，mg/g；

C0——甲基橙溶液的初始质量浓度，mg/L；

Ct——吸附后甲基橙溶液的质量浓度，mg/L；

V——加入溶液的体积，mL；

M——加入吸附剂的质量，g；

Re——去除率，%。

2结果与分析

2.1pH对吸附性能的影响

pH是影响吸附过程的重要因素，其影响吸附剂表面的电荷分布情况。pH测试实验过程如下：取0.002g吸附剂加入到20mL、80mg/L的甲基橙溶液中，在25℃下搅拌2h后，取样，离心，测定浓度，计算吸附量。不同pH下甲基橙的吸附量如图1所示。

由图1可见，在pH=3.93时吸附达到了最大吸附量777.83mg/g。

甲基橙作为一种酸碱指示剂在不同酸度下会发生颜色的变化，其变色范围是pH＜3.1时变红，3.1~4.4时呈橙色，pH＞4.4时变黄。甲基橙在中性或是碱性中是以磺酸钠盐的形式存在，而在酸性条件下转化为磺酸，这样酸性的磺酸基与分子内的碱性二甲氨基形成对醌结构，由于甲基橙分子结构的改变使得其紫外最大吸收波长有可能发生变化。

通过研究不同pH下的紫外光谱曲线发现在pH低于3.93时甲基橙的最大吸收波长发生了变化，这就使得实验过程中必须选择合适的酸碱度。因此结合图1吸附实验的pH，最终范围控制在3.93~10.83。综上所述，最终确定了实验的最适pH为3.93。

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