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          活性炭吸附法處理染料廢水的研究進展

          前言

              隨著染料與印染工業的發展,其生產廢水已成為當前最重要的水體污染源之一。這類廢水具有顏色深,COD、BOD值較高,組成復雜多變,排放量大,分布面廣,難降解等特點,若不經處理,直接排放將給生態環境帶來嚴重危害。染料廢水處理主要有化學法、生化法及物理化學法;钚蕴渴嵌嗫仔晕镔|,且具有很大的比表面積,使目前最有效的吸附劑之一。能有效地去除廢水的色度、COD.對于一些難以生化降解、成分復雜的染料廢水,如偶氮染料廢水等,可以以活性炭吸附的方法進行脫色處理。

              1.活性炭吸附法 

             活性炭吸附法是一種應用較早的方法.該法對去除水中溶解性有機物非常有效.但它再生比較困難,處理成本較高,因此應用面窄.一般可用于濃度較低的染料廢水處理或深度處理.

              1.1活性炭對不同染料的吸附

              對于印染工業,活性炭能有效去除廢水中的活性染料、酸性染料、堿性染料、偶氮染料;钚蕴吭谖剿苄匀玖蠒r吸附率高,但不能吸附懸浮固體和不溶性染料。

              現時國內對多種染料進行活性炭吸附,其中對紅色、黑色的染料研究較多,如酸性品紅、堿性品紅、活性艷紅、活性黑、耐曬黑等等,普遍的脫色率達90%以上。

              不同的染料吸附的平衡時間也不一樣,并在吸附動力學上有不同的表現;钚蕴渴挂恍┤玖厦撋茌^快達到平衡,一些則需要較長時間,平衡時間由3h到17h不等。另外,各種染料的吸附等溫線一般都符合Frendlich方程。

              1.2pH值對活性炭吸附染料的影響

              幾乎所有研究活性炭對染料吸附影響因素的文獻都對pH值對活性炭吸附染料的影響作了實驗分析。pH對活性炭吸附染料的影響不能一概而論,其結果與染料廢水本身的組成與性質有關.例如,酸性染料的脫色率會隨pH增加而降低,堿性染料的脫色率則會隨pH增加而增加,而pH呈中性的染料的脫色率跟pH值的變化沒有太大的關系。但總體說來,pH值對活性炭吸附染料無任何影響或影響不大。

              如在研究活性炭對酸性品紅、堿性品紅、活性黑的吸附得出,染料廢水的pH值在2~11之間變化時,酸性品紅、堿性品紅、活性黑B-113的脫色率分別在91%~95%、97.5%~100%、92.5%~97.5%之間變化.從整體來看,pH值的變化對廢水脫色率沒有太大的影響。   

              1.3其它因素對活性炭吸附染料的影響

              除了染料種類和pH值以外,還有其它一些會影響對活性炭吸附染料的因素,比如活性炭的的孔徑分布、形態、加入量、吸附時間、溫度等。

              近年來,很多科學家通過對活性炭吸附過程的進一步深入了解,在吸附機理和活性炭預處理技術方面都取得了很大的進展。G.M.Walker等研究了3種酸性染料在活性炭上的吸附行為,發現只有14%的比表面積發揮了吸附作用,一方面原因是由于存在多分子層的吸附,另一方面原因是活性炭中很多微孔孔徑太小,不能吸附染料大分子,同時,TamaiHisashi等也證實了中孔較多的活性炭易吸附染料分子,主要原因是中孔不僅對吸附有貢獻,同時也為吸附質的擴散提供了寬敞的通道.這說明活性炭孔徑小,雖然會有較大的比表面積,但是如果孔徑過小,對于吸附大分子染料是不利的。

              同時,不同的活性炭存在的形態對于吸附作用也是有影響的;钚蕴慷嘁娪蟹勰、顆粒狀的,現在也有使用活性炭纖維作為吸附材料。

              總體說來,活性炭越多,吸附效果越好;對于不同的染料有不同的最佳加入量,掌握最佳的加入量,一來可以達到好的吸附效果,二來節省原料。

              實踐證明,在一定范圍內,溫度越高,吸附效率越高,這與染料顆粒熱運動頻繁,碰撞幾率上升有關。

          2.活性炭吸附處理染料廢水的耦合方法   

              雖然活性炭是目前最有效的吸附劑之一,能有效去除色度和COD,但是大多數是和其它工藝耦合的;钚蕴课蕉嘤糜谏疃忍幚砘驅⒒钚蕴孔鳛檩d體和催化劑,單獨使用活性炭處理較高濃度的染料廢水的研究很少。   

              2.1以活性炭纖維作為載體的染料廢水處理法

              對酸性染料和直接染料廢水,選用不銹鋼加活性炭作為催化電極,利用其導電、吸附、催化等綜合性能及染料分子的自由基被氧化、絮凝的原理處理染料廢水。電解時,陽極的不銹鋼逐漸溶解,同時廢水中的染料分子的自由基被氧化、聚合、絮凝,這樣發色基團就會被打破,有機物也得到降解。

              活性炭纖維作為一種新型的催化電極材料,兼有導電、吸附和催化的綜合性能,用其對染料廢水進行電解處理,可以起到非常好的脫色效果,它的應用對于染料廢水的預處理具有重要的意義。

              2.2微波強化內電解染料

              近年來,發展了一種微波強化內電解處理染料廢水的新方法,用活性炭與鑄鐵采用一定比例混合,用活性炭的吸附作用、炭與鑄鐵以及鑄鐵本身的內電解作用處理印染廢水;然后利用微波再生炭鐵混合物。這樣不僅吸附飽和的活性炭被微波再生,吸附作用恢復并稍有提高;同時微波起到了強化炭鐵混合物的內電解作用的效果。采用這種新方法對染料模擬廢水進行處理,結果令人滿意。

              2.3顆;钚蕴控撦dTiO2薄膜

              目前,國內外非均相光催化氧化處理污水的研究工作多采用無毒、難溶、可重復使用的銳鈦礦型的TiO2作為催化劑,以紫外激發TiO2,產生OH·自由基,使有機物氧化。該理論研究取得了豐碩成果。但是,該技術在實際應用中仍然存在著問題,其中需要解決的主要問題之一是TiO2催化劑的固定。有研究以杏殼顆;钚蕴孔鳛榇呋瘎┑妮d體,以鈦酸四丁酯為前驅物,采用溶膠—凝膠法對TiO2光催化劑進行了固定,并對含染料溶液進行了光催化降解研究利用溶膠—凝膠技術制備以顆;钚蕴繛檩d體的TiO2膜處理染料污水,脫色率較高,平均可達92%。

              2.4載錳活性炭對甲基紫染料微波降解

              有研究制備出一系列負載錳氧化物的顆;钚蕴,通過研究并發現:在活性炭存在下,微波輻射可使甲基紫染料廢水迅速脫色。甲基紫的微波降解動力學可近似看作一級反應。微波輻射時間、甲基紫溶液初始濃度、溶液pH值、活性炭量和微波輻射功率等因素對甲基紫的微波降解均有影響。相對于普通活性炭,適當負載錳氧化物后可以明顯提高甲基紫的降解率。

              活性炭與其它材料、方法復合處理染料廢水的例子不勝枚舉,并在不斷的發展當中,通過研究,已經得到不少令人可喜的結果。

              3.活性炭吸附法處理染料廢水的發展前景  

              染料廢水的脫色是急待解決的難題,因此研究活性炭吸附對染料廢水脫色的研究具有現實意義.但活性炭再生比較難、成本較高是限制活性炭吸附法的一大原因,因此,提高活性炭再生技術,循環利用活性炭降低成本是今后研究的重點。同時,鑒于活性炭處理的特殊性質,將其與其他化學劑及與其它方法耦合,處理染料廢水效果就會更好,因此,現時大多數有關活性炭吸附法處理染料廢水的報道不斷推陳出新,有著良好的發展前景。

           

           

           

           

           

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          作者:/發布日期:2009-6-15 10:32:00
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