香樟叶对印染废水处理的可行性研究 3页

香樟叶对印染废水处理的可行性研究郭耀(南昌大学建筑工程学院，江西南昌330031)摘要：从印染废水处理的意义以及常用吸附方法入手，利用南昌常用绿化树种香樟树的落叶为吸附剂，对模拟印染废水——亚甲基蓝的吸附进行探究：实验结果表面：香樟叶对亚甲基蓝具有较好的吸附能力，对初始浓度为70mg·L。的亚甲基蓝溶液进行吸附，香樟叶颗粒吸附剂浓度为2nag·L1时，效果较佳：且吸附时间控制在60min一120rain较为合适，此时吸附量和吸附效率已经较高。关键词：香樟叶；生物吸附；印染废水；亚甲基蓝印染行业是典型的高耗水产业每年需消耗近亿吨的工艺用软化水。印染废水来源及污染物成分十分复杂，主要含有染料、料浆、染色助剂及纤维杂质、油剂、酸、碱及无机盐等，而且具有排放量大、色度高、碱度大、生物难降解物多及多变化的特点，被公认为是最难治理的主要有害废水之一，直接排放对人类健康和生存环境带来极大危害，甚至导致水体生态系统的破坏。染料废水中含多种具有生物毒性或三致性能的有机物，可能造成水生生物群落的毁坏。⋯染料的降解产物多为联苯胺等一些致癌的芳香类化合物。因此，印染废水的有效治理对人类健康和环境保护都有着重要的积极意义。利用天然植物材料作为吸附剂来对印染废水进行处理，其具有廉价、高效、因地制宜等优点。以南昌为例，城市落叶主要采用焚烧或掩埋的低效、非环保手段，并没有对其价值充分利用，反而会造成大气污染。若将香樟叶作为吸附剂进行利用，一方面可以降低印染废水处理的成本，另一方面也一定程度上避免了大气污染。在倡导科学发展、生态文明理念的背景下，利用落叶作为吸附剂处理废水具有广阔的发展前景。1印染废水常用吸附方法活性炭是最早应用也是迄今为止最优良的脱色吸附剂，通常由木材、秸秆等含碳物质经高温碳化和活化而得到。活性炭主要是由碳元素组成碳六环的堆积，由于排列不规律性的碳六环使活性炭具有多微孔及比表面积大的特征，使之成为应用最早也是迄今为止最为优良的吸附材料。”1采用活性炭可以有效去除废水中的活性染料、碱性染料、偶氮染料。活性炭对多种染料具有良好的吸附性能，尤其对溶解性的有机物具有优良的吸附效果。树脂吸附剂是在甲苯等有机溶剂存在下，由苯乙烯和二乙烯苯等单体通过悬浮共聚法制得的鱼籽样的小圆球。近年来，随着离子交换树脂、吸附树脂和复合功能树脂结构的成功改良，树脂吸附法在化工废水的治理与资源化过程中起到了重要的作用。”1在染料废水处理方面，有研究专家针对染料废水合成了具有不同物理化学特性的树脂，在对印染废水的处理中取得了较好的效果。这些常用的吸附方法在对印染废水处理中都具有明显的吸附效果，但共同点就是都具有较高的成本。而且活性炭吸附脱色技术不适合印染废水一级处理，只能用于深度脱色处理，活性再生困难。”1对于一些中小企业来说，他们很可能不愿意花费这些资金来处理废水，只会对废水进行简单的处理，将大量的废水不完全处理排到河中，由于这些染料不易分解，将会严重影响环境。2香樟叶吸附的说明2．1研究香樟叶吸附的意义在南昌，香樟树是道路主干道上、公园和学校的主要绿化树木。与其他常见的绿化树木不同，香樟树实在春季落叶，大量树叶落在街上，多作为废弃物焚烧掉，很少应用于工业中。在现有的对香樟叶的研究中，大多都考虑其的药用价值，但是对于香樟树落叶的价值的相关研究几乎为零。由于香樟树在南昌数量众多，根据相关调查，仅在南昌的行道树中，樟树占69％以上。则在春季时，也将会有相当大数量的落叶。通过对香樟叶进行加工，解决印染厂污水净化问题，同时解决树叶垃圾影响市容的问题。一方面可以解决环境污染问题，另一方面也可以取得可观的经济效益。2_2香樟叶的吸附机理香樟树叶和其它植物材料一样，富含木质素、纤维素、半纤维素和硅等成分以及羧基、羟基、氨基等官能团，它们能结合染料离子，使得吸附过程变为可能。一些学者曾采用植物落叶来去除溶液中的重金属离子，但是，采用香樟树叶作为吸附剂去处染料废水的报道并不多，因此可以考虑用香樟树叶作为廉价吸附剂，用于去除水体中的染料。在香樟叶的成分中，木质素、纤维素和半纤维素的含量占大多数，同时也是发挥吸附作用的主力军。木质素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。木质素是由松柏醇、芥子醇、对一香豆醇3种基本类型的苯丙烷单体结构单元，通过各种无规则交联而产生的一类三维空间结构的大分子高聚物。”}由于木质素分子结构单元中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、羧基、共轭双键等众多活性基团，使其对某些金属离子、染料等具有潜在的吸附能力。1“纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50％以上。由于纤维素是2015年7N化摹虿鳄J217\n一种纤维状多毛细管的立体规整性高分子聚合物，具有多-tL干11比表面积大的特性，且分子内含有许多亲水性羟基，因此对有机小分子及重金属离子具有一定的吸附性能。”1半纤维素是一类物质的总称，它是由D一木糖、L一阿拉伯糖等多种类型的五碳糖和六碳糖构成的异质多聚体。半纤维素的化学结构具有独特性，一般具有分枝与无定形构成的多种不同单糖和诸如羟基、甲氧基、羧基等不同的官能团。”1因此其对某些无机金属离子、有机化合物等也具有潜在的吸附能力。3机理的可行性验证3．1实验原理本实验用印染厂常用染料亚甲基蓝作为吸附质，对香樟叶的吸附情况进行探究。共进行两部实验：第一步，取不同质量质量的制备好的香樟叶，分别置于已加入相同浓度的亚甲基蓝溶液锥形瓶，振荡一定时间后，测定吸附后溶液中的亚甲基蓝浓度。分析可得出不同用量的香樟叶对一定浓度的亚甲基蓝溶液的吸附情况。第二步，取相同质量质量的制备好的香樟叶，分别置于已加入相同浓度的亚甲基蓝溶液锥形瓶，进行振荡，在不同时间点对溶液中的亚甲基蓝浓度进行测定。分析可得出等量香樟叶在不同吸附时间对一定浓度的亚甲基蓝溶液的吸附情况。实验中吸附量q、去除率P分别按下式计算：其中，q为每克香樟叶吸附剂吸附亚甲基蓝的吸附量(mg’g。1)；Co为亚甲基蓝初始浓度(mg’L“)；Ci为某测定时亚甲基蓝浓度(mg’L“)；V为溶液体积(mL)；m为香樟叶吸附剂的质量(g)；P为染料去除率(％)。913．2实验设计3．2．1实验器材香樟叶、蒸馏水、70mg·L。的亚甲基蓝、500mL锥形瓶×5、滴管、天平、玻璃棒、药匙、烧杯、量筒、亚甲基蓝、恒温振荡器、离心机等。所用试剂均为分析纯。3．2．2香樟吸附剂的制备香樟叶用清水清洗数次，除去灰尘和溶于水的物质，香樟叶用蒸馏水洗若干次直至洗出液无颜色为止，放于烘箱中在不高于60℃下烘干。将烘干后的香樟叶用研钵研磨，然后用筛子筛取合适的颗粒。最后，将得到的香樟叶颗粒保存在一个干燥器中直到使用。”⋯”3．2．3实验步骤实验一：香樟叶颗粒用量对吸附的影响探究取5份70mg。L。1的亚甲基蓝溶液各200mL，分别加入5个已编号的锥形瓶中。同时向5个锥形瓶中分别加入0．29、0．49、0．69、0．89、1．Og的香樟叶颗粒。然后在恒温振荡器中振荡60min钟(调至25摄氏度)。振荡完毕后取出锥形瓶，测量吸附后飞亚甲基蓝溶液的浓度。记录数据并画出坐标图进行分析。买验一：¨苁附时唰村否1草叶颗租吸附刚影州珠艽取3份70mg·L-1的亚甲基蓝溶液各200mL，分别加入5个已编号的锥形瓶中。同时向3个锥形瓶中各加入0．49香樟叶颗粒。将锥形瓶放入恒温振荡器中，调至25摄氏度。选取一些不同的时间点用紫外吸收分光光度计测量亚甲基蓝溶液的浓度。记录数据并画出坐标图进行分析。“⋯”3．3结果分析3．3．1香樟叶颗粒用量对吸附的影响探究结果分析由实验数据绘制坐标图如下：95908580摹75氧7065oo．204obo．517t．z，，l(g)图1香樟叶颗粒用量对亚甲基蓝吸附的影响图1为香樟叶颗粒用量对亚甲基蓝吸附的影响。由图1可以看出，随着香樟叶颗粒用量m的增加，吸附率有69％左右上升到92％左右，这可以说明香樟叶颗粒用量越大，在60min达到的吸附率越高，则相应的吸附速度越快；这是由于香樟叶颗粒用量越多，吸附表面积越大，活性位点越多，故吸附速度越快。但是，每克香樟叶吸附剂吸附亚甲基蓝的吸附量q却随着香樟叶颗粒用量m的增加而由48mg‘g。1左右降至13mg。g“左右，则表明香樟叶颗粒用量越大，在60min时，香樟叶吸附剂单位吸附量越小。因此，综合考虑吸附效率个单位吸附量，在香樟叶颗粒用量为0．49时效果较佳。即香樟叶颗粒吸附剂浓度为2mg。L。时，效果较佳。3．3．2吸附时间对香樟叶颗粒吸附的影响探究结果分析由实验数据绘制坐标图如下：柏35oh30h昌25V奇100908070摹∞‰5040O306090：1．20150180210240270|【【min)图2吸附时间对香樟叶颗粒吸附亚甲基蓝溶液的影响图2为吸附时间对香樟叶颗粒吸附亚甲基蓝溶液的影响。218化摹蓄卵2015年7N驺如巧加圬如^I_嘶“gv尊\n由图2可以看出，香樟叶对亚甲基蓝的吸附可分为两个阶段。其中前60rain为快速吸附阶段，而60min以后为慢速吸附阶段。吸附作用刚开始，香樟叶对亚甲基蓝吸附速度很快，60rain时吸附基本达到平衡，香樟叶的单位吸附量为30．3mg‘g～，吸附率约为85％；在慢速吸附阶段，从60min开始到240min时，单位吸附量仅增加到33．4mg·L。左右，吸附率增加到95．5％左右。因此，综合考虑吸附量、吸附效率和吸附时间，吸附时间控制在60min一120min较为合适，此时吸附量和吸附效率已经较高。4结语如何经济高效地去除印染废水中的染料，对净化水资源和护水环境具有重要意义。对生物吸附法的探寻以及相关机理的研究，是今后努力的方向和目标。本文从印染废水处理的意义以及常用吸附方法入手，通过对香樟叶对亚甲基蓝的吸附进行探究，实验分析得出香樟叶对亚甲基蓝具有较好的吸附能力，是较为理想的生物吸附剂。本实验的进行为以后香樟叶应用于实际的废水中染料的去除提供理论数据参考。由于知识和器材的局限，本论文对香樟叶吸附亚甲基蓝的研究还不够全面，而且对香樟叶去除其它染料以及水中其他污染物都没有提及，对香樟叶吸附更深层次的研究和探讨仍需努力。参考文献：[1]孙杰，田奇峰．松树锯末对亚甲基蓝(MB)的吸附研究[J]．环境工程学报，2012，6(2)：419—422．[2]王开花．印染废水吸附处理研究现状【J】．环境与发展，2014(1)．[3]李乐勇．北京市官厅水库底泥颗粒物吸附染料研究【D1．湖南农业大学环境工程硕士，2006．[4]肖羽堂；王继徽．纺织印染废水的吸附脱色技术研究进展[J】．重庆环境科学，1996，18(5)：24—28．f51SUHASPJMC，CARROTI?MMLR．Lignin—fromnatu—raladsorbenttoactivatedcarbon：Areview[J]．BioresourTechnol，2007．98：2301—2312．[6]赵路阳，任滨侨，金玉，宋晓晓．木质素吸附剂对重金属和有机物吸附研究进展[J】．黑龙江科学，2014，5(2)：13—15．[7】赵秀清．改性纤维素吸附剂对重金属离子的吸收[J]．中国新技术新产品，2010，11：131．[8】郑娥；刘廷志；查瑞涛；胡惠仁．杜仲半纤维素乙酰化的研究[J]．天津科技大学学报，2009，24(2)：32～46．[9】李红萍，韩秀丽，刘国际．气体膨胀液体处理松针落叶对水体中亚甲基蓝的吸附研究【J】．高校化学工程学报，2010，24(6)：1059—1064．[10】李萍，宫磊．生物吸附剂——落叶对印染废水的吸附处理研究[J】．青岛科技大学学报(自然科学版)，2012，33(1)：62—67．[11]王元凤．谷壳和梧桐树叶对水体中亚甲基蓝和刚果红的吸附研究[D1．郑州大学，2007．f12】郭肖青，曲丽君，黄聿华．壳聚糖树脂的制备及对印染废水的吸附性研究[J1．印染助剂，2010，27(6)：26—28．[13】张红雨，冀兰涛，王乃岩，沈宁红．梧桐树落叶碎屑对水中重金属吸附的初步研究[J】．精细化工，2002，19(2)：80—82．作者简介：郭耀(1992一)，男，汉，籍贯：河南林州市，单位：南昌大学建筑工程学院。2015年7月他，彳理|219