利用白泥浸出液处理阴离子染料废水

论文摘要

本文以稀盐酸对白泥进行酸浸,将白泥中水溶与难溶的金属化合物溶出,制得含钙、镁、铁、铝等金属离子的白泥浸出液,以活性艳红K-2BP、活性嫩黄K-6G、酸性橙Ⅱ和直接黄R为模型染料,利用白泥浸出液在碱性条件下形成的新生相氢氧化物,对阴离子染料进行共沉淀-吸附。用X-射线荧光光谱测定白泥的组分含量；用动态光散射技术、透射电镜、扫描电镜和红外光谱等表征手段对白泥浸出液在碱性条件下形成的新生相氢氧化物的初始粒度、结构形貌和特征基团进行表征。利用由浸出液形成的新生相氢氧化物对染料进行吸附,研究了白泥浸出液对染料废水的处理效果,考查反应时间、投加量、pH值、温度、染料初始浓度等因素对新生相氢氧化物吸附阴离子染料效果的影响,用Freudlich和Langmuir吸附等温模型对实验数据进行拟合,并对机理进行了分析探讨。研究结果表明：（1）白泥中主要含Ca、Mg、Fe、Al等的化合物,其浸出液中主要含有的MgCl2、CaCl2、FeCl3和AlCl3等成分,在碱性条件下,可生成Ca（OH）2、Mg（OH）2、Fe（OH）3、Al（OH）3等新生相金属氢氧化物,在溶液中新生相氢氧化物初始形成时的平均粒径为6 nm左右,具有巨大的吸附比表面积,随时间的延长在溶液中逐渐长大,形成具有类似枝状结构的颗粒物,颗粒上分布着大量孔径不同的不规则孔洞。（2）通过对反应时间、白泥浸出液的投加量、pH值等因素对阴离子染料活性艳红K-2BP、活性嫩黄K-6G、酸性橙Ⅱ和直接黄R废水处理效果影响的研究发现,白泥浸出液能快速有效地去除废水中阴离子染料,四种染料废水的脱色率在90 s时均达到最大值；对染料阴离子的去除率,随着投加量的增大而增大,在染料浓度为100 mg/L溶液中,对于四种阴离子染料,适宜投加量均为2.0g/L；pH值对废水脱色率的影响较大,对于活性艳红K-2BP和活性嫩黄K-6G,最佳pH值为12.5,对于酸性橙Ⅱ和直接黄R,最佳pH值为12.0。（3）吸附热力学研究表明,由白泥浸出液形成的新生相氢氧化物对活性艳红K-2BP、活性嫩黄K-6G、酸性橙Ⅱ和直接黄R的吸附遵循Freundlich和Langmuir吸附等温方程,而且用Freundlich方程的拟合结果稍优于Langmuir方程；吉布斯自由能ΔG＜0,吸附为自发的吸附过程；ΔH＜0,吸附是放热反应,升高温度不利于吸附进行；ΔS＜0,说明吸附是熵变减小的反应,体系整体的自由度减小。通过与其他几种吸附材料对活性染料的吸附性能对比,新生相氢氧化物表现出了良好的吸附性能。（4） 100 mg/L活性艳红K-2BP染料原液在紫外可见光区分别具有明显的特征吸收峰。而经处理后所有吸收峰已全部消失,亦无新的吸收峰出现,说明没有有色染料降解副产物产生。有色沉淀物经酸化处理后溶液的紫外可见光谱曲线与原液的曲线形状一致,表明染料只是被吸附,其分子结构没有发生变化。（5）由红外谱图可知,在新生相氢氧化物形成的过程中染料被吸附在氢氧化物颗粒上,从而随沉淀颗粒自废水中分离出去。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 印染废水
• 1.1.1 印染废水现状及危害
• 1.1.2 染料
• 1.2 印染废水处理方法
• 1.2.1 印染废水的生物处理法
• 1.2.2 印染废水的物理化学处理法
• 1.3 吸附理论
• 1.3.1 吸附技术的研究发展
• 1.3.2 吸附理论概述
• 1.3.3 影响吸附的因素
• 1.4 白泥
• 1.4.1 白泥的来源与危害
• 1.4.2 白泥的性质
• 1.4.3 白泥的综合利用方法
• 1.5 研究背景与内容
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验药剂和仪器
• 2.1.1 主要实验药剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 材料制备
• 2.2.2 白泥浸出液固含量与新生相氢氧化物沉淀量的测定
• 2.2.3 材料表征
• 2.2.4 模拟染料废水的配制及标准曲线的绘制
• 2.2.5 吸附脱色实验
• 2.2.6 解吸实验
• 3 实验结果与讨论
• 3.1 染料的物理参数与结构式
• 3.2 白泥组分及浸出液碱性条件下形成产物形貌
• 3.3 投加量对脱色效果的影响
• 3.4 反应时间对脱色效果的影响
• 3.5 pH值对脱色效果的影响
• 3.6 吸附热力学研究
• 3.7 紫外可见光谱分析
• 3.8 FT-IR红外谱图分析
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表