两种纳米氧化锰材料对印染废水处理的应用探究 2页

第43卷第12期新材料与新技术化工设计通讯2017年12月NewMaterialandNewTechnologyChemicalEngineeringDesignCommunications两种纳米氧化锰材料对印染废水处理的应用探究剡根姣，王艳，徐丽娟（银川能源学院，宁夏银川750105）摘要：本文采用紫外分光光度法对八面体四氧化三锰和中空八面体四氧化三锰两种纳米氧化锰材料进行印染废水脱色效果的探究，以pH值、反应时间、反应温度、催化剂用量、COD去除率及脱色率为指标，考察了实验效果。实验结果表明，pH值在7.5~8.5范围内，反应温度为80℃，催化剂用量为2000mg/L，反应时间100min左右时，脱色率和COD的处理效果达到饱和，中空八面体四氧化三锰脱色率可达90%，COD去除率93%左右；八面体四氧化三锰脱色率可达75%，COD降低90%左右。对比发现，中空八面体四氧化三锰对印染废水的脱色效果优于八面体四氧化三锰。关键词：八面体四氧化三锰；中空八面体四氧化三锰；COD去除率；脱色率中图分类号：X788文献标志码：B文章编号：1003–6490（2017）12–0074–02ApplicationoftwoKindsofNanoManganeseOxideMaterialsinPrintingandDyeingWastewaterTreatmentYanGen-jiao，WangYan，XuLi-juanAbstract：ThispaperresearchbyUVSpectrophotometryineightfacefourthreeandeightmanganeseoxidehollowbodyfouroxidationthreemanganesetwonanomanganeseoxidematerialsforprintinganddyeingwastewaterdecolorizationeffect，pHvalue，reactiontime，reactiontemperature，catalystdosage，CODremovalrateanddecolorationrateastheindex，theexperimentaleffect.TheexperimentalresultsshowthatthepHvalueintherangeof7.5~8.5，thereactiontemperatureis80DEGC，theamountofcatalystis2000mg/L，thereactiontimeisabout100min，thetreatmenteffectofdecolorizationandCODreachessaturation，theholloweightfacethreemanganeseoxidefourdecolorizationrateis90%，theremovalrateofCODisabout93%；eightfacefourthreemanganeseoxidethedecolorizationratecanreach75%，CODdecreasedabout90%.Itisfoundthatthedecolorationeffectoftheholloweightfacefouroxidationthreemanganeseonprintinganddyeingwastewaterisbetterthanthatofeightfacefouroxidationthreemanganese.Keywords：eightsurfacefouroxidationthreemanganese；holloweightsurfacefouroxidationthreemanganese；CODremovalrate；decolorizationrate目前，全世界染料年总出产量在60万t以上，其中50%外可见吸光度。以上都用于纺织品染色，印染废水成为水污染的重点污染源。经过对亚甲基蓝催化降解效果初筛，选取八面体四氧化常见的印染废水含有偶氮基、芳香化合物、氨基等结构复杂三锰和中空八面体四氧化三锰两种催化效果较好的纳米氧化的有机物，对饮水安全和生态环境造成了许多危害。印染废锰材料做为处理印染废水的研究对象。以宁夏灵武市某纺织水的传统处理方法采用化学絮凝法、活性炭吸附、生物膜法等，有限公司的印染废水为研究对象，该废水外观为浅绿色，有[1-6]效果不太明显。因此，还需要不断的研究新的处理印染废轻微刺激性气味。以八面体四氧化三锰和中空八面体四氧化水材料。随着纳米科学和纳米技术的发展，纳米吸附剂、纳三锰纳米材料对其进行脱色率和COD去除率的实验。米催化剂、生物活性纳米颗粒、纳米催化膜等为污水处理问2结果与分析[7-8]题提供了大量可行途径。本文通过制备两种纳米氧化锰材2.1纳米氧化锰材料的制备料，并经过亚甲基蓝的初筛实验选取实验条件，对印染废水八面体Mn3O4的制备：称取31.6mgKMnO4超声溶解在盛进行COD去除率及脱色率实验，以期应用在印染废水的处理有7.5ml离子交换水和7.5mlDMF的20ml聚四氟乙烯内衬中，中。于140℃水热反应12h。1实验材料与方法中空八面体Mn3O4的制备：称取158mgKMnO4超声溶解1.1实验试剂在盛有5ml甲酰胺和10ml离子交换水于20ml聚四氟乙烯内衬KMnO4（高锰酸钾），无水乙醇，亚甲基蓝均为分析纯，中，于140℃水热反应12h。所有药品全部购自国药化学试剂有限公司，使用前未经特殊2.2印染废水pH值对脱色率的影响处理。合成过程中和标准溶液的配置用水均为离子交换水。取印然废水100ml，静置取上层清液，取纳米氧化锰材料1.2实验仪器0.3mg，匀速搅拌下加入适量纳米氧化锰材料，用氢氧化钠溶电子天平（上海天平仪器厂）；磁力搅拌器（上海志威电液或硫酸溶液调节溶液pH值，搅拌反应一定时间后静置，取器有限公司）；超声波清洗器（济宁超声电子仪器厂）；离心上层清液，于一定波长处测定溶液的吸光度，计算脱色率。机（上海志威电器有限公司）；UV-265型紫外-可见光谱仪（日考察溶液pH对印染废水脱色率的影响，结果如下图：本岛津）。1001.3实验检测方法9080[9-10]UV-Vis表征方法参考相关文献；COD的检测方法参70考国标GB/T11914-1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐60法》。通过XRD，SEM，TEM对其结构和微观形貌进行了表征，50中空八面体脱色率%40八面体降解率的计算方法如下：30吸光度分解前（I0）-吸光度分解后（I）20降解率=10吸光度分解前（I0）0I0是初始溶液的紫外可见吸光度，I是给定时间体系的紫024681012pH值收稿日期：2017–10–07图1印染废水pH值对脱色率的影响基金项目：银川能源学院校级科研项目（2015-KYY-08）从图1可以得出pH值在7.5~8.5范围内时，两种纳米氧作者简介：剡根姣（1986—），女，宁夏隆德人，讲师，主要研究方化锰材料脱色率达到最大值，中空八面体脱色率为85%左右，向为油品分析、天然产物开发利用、材料合成。八面体脱色率为76%左右。·74·\n化工设计通讯新材料与新技术第43卷第12期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsNewMaterialandNewTechnology2017年12月2.3反应温度对两种纳米氧化锰材料脱色率的影响10090不同反应温度下对印染废水脱色率实验：取印然废水80100mL，纳米氧化锰材料取样量为0.3mg，调节溶液pH值为707.5~8.5，匀速搅拌下加入适量纳米氧化锰材料，搅拌反应一60中空八面体MnO34定时间后静置，取上层清液，于一定波长处测定溶液的吸光度，50脱色率／（%）计算脱色率。脱色率%40八面体Mn3O4脱色率／（%）30从图2可以得出：反应温度为80℃时，脱色率达到最大值，20并且趋于饱和状态，中空八面体脱色率为97%，八面体脱色率10为89%。001000200030004000500060007000120催化剂用量／mg／L100图4不同催化剂用量对脱色率的影响8010000900060中空八面体8000脱色率%八面体7000406000中空八面体Mn3O420COD（mg／L）50000COD／mg／L4000八面体Mn3O4020406080100120140COD（mg／L）3000反应温度℃2000图2反应温度对印染废水脱色率的影响10002.4不同反应时间下两种纳米氧化锰材料对COD去除率及脱色率001000200030004000500060007000的影响催化剂用量／mg／L取印染废水100mL，纳米氧化锰材料取样量为0.3mg，调图5不同催化剂用量对COD去除率的影响节溶液pH值为7.5~8.5，匀速搅拌下加入适量纳米氧化锰材料，的COD去除率均可达到80%左右，但在同等用量和条件下，加热至80℃，搅拌反应一定时间后静置，取上层清液，于一中空八面体四氧化三锰对印染废水的脱色率更高，对印染废定波长处测定溶液的吸光度，计算脱色率和COD含量。从图水的脱色效果也更好。3可以得出：反应在100min左右，脱色率及COD去除率的处3结论理效果将达到饱和状态，中空八面体COD去除率为85%、脱以亚甲基蓝催化降解效果的初步实验，选取八面体四氧色率为94.3%左右；八面体COD为82%、脱色率为89%左右。化三锰和中空八面体四氧化三锰两种催化效果较好的材料为10012000研究对象，研究了它们在印染废水处理中的性能和应用。结9010000果表明，两者对印染废水的COD去除率和脱色率效果明显，8070COD／mg／L扩大了纳米氧化锰材料在污水处理领域的应用和影响，以期800060脱色率%在印染废水处理领域开发应用。506000COD（mg／L）参考文献脱色率／%40[1]孙凌凌，俞从正.印染废水的治理现状及展望[J].印染助剂，4000302009，26（12）：1-6.20200010[2]温沁雪，王进，郑明明，等.印染废水深度处理技术的研究进展及00发展趋势[J].化工环保，2015，35（4）：363-369.050100150200反应时间min[3]王安，林春绵.生物活性炭技术在印染废水深度处理中的应用研究图3两种纳米氧化锰材料在不同反应时间[J].安徽农业科学2013，41（16）：7302-7318.对COD去除率及脱色率的影响[4]孙根行，李敏，郭椙梓，等.印染废水生物活性炭深度处理研究[J].2.5不同催化剂用量对印染废水脱色率的影响水处理技术，2011，37（2）：106-109.取印染废水100mL，纳米氧化锰材料取样量为0.3mg，调[5]陈强，黎中宝，陈阳生，等.新型海藻式膜生物反应器处理印染废节溶液pH值为7.5~8.5，匀速搅拌下加入适量纳米氧化锰材料，水的应用研究[J].水处理技术，2010，36（1）：82-90.加热至80℃，搅拌反应至100min后静置，取上层清液，于一[6]孔德红，朱宝良，奚旦立.印染废水的陶瓷膜深度处理及回用[J].定波长处测定溶液的吸光度，计算脱色率。从图4可以得出：印染，2011，37（7）：34-36.催化剂用量到2000mg/L时，两种纳米材料的脱色率将达到[7]姚士芹，施文健，刘正豪，等.新生态二氧化锰对水中碱性染料的饱和状态，中空八面体脱色率为90%左右，八面体脱色率为脱色作用[J].化学教育，2007，（12）：48-49.75%左右。[8]XiaYN，YangPD，SunYG.One-dimensionalnanostructures2.6不同催化剂用量对印染废水COD去除率的影响synthesis，characterizationandapplications[J].AdvMater，2003，1（55）：取印染废水100mL，纳米氧化锰材料取样量为0.3mg，调353-389.节溶液pH值为7.5~8.5，匀速搅拌下加入适量纳米氧化锰材[9]王琳琳，吴锐，马晓东，等.钛酸酯偶联剂对纳米TiO2的表面改料，加热至80℃，搅拌反应至100min后静置，取上层清液，性及对其改性性能的影响[J].皮革与化工，2014，6（31）：20-23.计算COD去除率。从图5可以得出：催化剂用量为200mg/L[10]潘卉，陈珊珊，肖莎莎，等.TiO2/KH-550纳米微粒改性聚氨酯皮时，两种纳米氧化锰材料COD去除率可达最大值，中空八面革涂饰剂的研究[J].皮革与化工，2015，32（3）：1-6.体COD为93%，八面体COD为90%。[11]剡根姣,鲁静,贺晓莹.不同形貌纳米氧化锰材料的制备及其在印通过比较这两种氧化锰材料可以发现，两者对印染废水染废水处理中的应用研究[J].皮革与化工,2017,34(4):28-34.（上接第71页）参考文献促进二氧化碳干法压裂技术的发展，提高其应用能力，扩展[1]田磊，何建军，杨振周，等.二氧化碳蓄能压裂技术在吉林油田的其应用空间，从而实现经济利益的最大化。应用[J].钻井液与完井液，2015，（6）：78-80+84+109.·75·