活性艳红范文（精选4篇）
活性艳红 第1篇
本工作选用廉价且当地易得的黄酒糟作为生物吸附剂,分别以活性艳红和亚甲基蓝染料为处理对象,研究了模拟染料废水初始pH、吸附剂加入量对吸附效果的影响,探讨了黄酒糟对染料的吸附机理。
1 实验部分
1.1 试剂、材料和仪器
实验用试剂均为分析纯。
用蒸馏水将酸、碱性染料——活性艳红和亚甲基蓝分别配成质量浓度为1 000 mg/L的贮存液,备用。
实验用黄酒糟取自当地黄酒生产企业,将其用蒸馏水洗净后在80 ℃烘箱中烘干至恒重,粉碎,过筛,得到平均粒径为1.0 mm的颗粒。
TGL-16C型高速离心机:上海安亭科学仪器厂;755B型紫外-可见分光光度计:上海精密科学仪器厂;AVATAR型傅里叶变换红外光谱仪:美国尼克莱设备公司。
1.2 实验方法
分别将一定质量浓度的活性艳红模拟染料废水和亚甲基蓝模拟染料废水用稀HC1或稀NaOH溶液调至一定pH,加入一定量的黄酒糟。于25 ℃下以130 r/min的转速振荡吸附一定时间。用高速离心机以10 000 r/min的转速离心后取上清液进行分析。
1.3 分析方法
采用紫外-可见分光光度计分别于538 nm和663 nm处测定活性艳红和亚甲基蓝模拟染料废水的吸光度,计算活性艳红和亚甲基蓝的质量浓度、吸附率和吸附量。采用红外光谱仪对黄酒糟进行红外光谱分析。按照文献[8]测定黄酒糟的等电点。
2 结果与讨论
2.1 黄酒糟的红外光谱分析
黄酒糟的红外光谱谱图见图1。由图1可见:黄酒糟的红外光谱谱图有一系列的吸收峰,显示了黄酒糟的复杂特性;在3 419 cm-1处附近的明显吸收峰是O—H的振动吸收,说明黄酒糟中有大量羟基存在;在2 919 cm-1处有饱和烃的C—H伸缩振动;在1 734 cm-1和1 635 cm-1附近为C—O伸缩振动,说明黄酒糟中含有羰基。
2.2 模拟染料废水初始pH对吸附率的影响
在黄酒糟加入量10.0 g/L、染料初始质量浓度100 mg/L、吸附时间2 h的条件下,模拟染料废水初始pH对吸附率的影响见图2。由图2可见:模拟染料废水初始pH为2.0～10.0时,黄酒糟对活性艳红的吸附率较高,为94.0%～95.7%,而对亚甲基蓝的吸附率仅为27.1%～48.3%;模拟染料废水初始pH升至11.0～12.0时,黄酒糟对活性艳红的吸附率明显下降,而对亚甲基蓝的吸附率则迅速增至90.6%并趋于稳定。
● 活性艳红; ■ 亚甲基蓝
两种染料在不同pH范围的吸附差异与黄酒糟表面电荷性质和染料离解后所带电荷性质有关。经测定,黄酒糟的等电点约为4.5,同时黄酒糟作为两性物质[9]加入溶液中可起到缓冲溶液pH的作用[10],使吸附平衡pH靠近等电点。不同模拟染料废水初始pH条件下的吸附平衡pH见图3。由图3可见:在模拟染料废水初始pH为2.0～10.0时,两种染料的吸附平衡pH为2.4～4.4,均低于黄酒糟等电点,此时黄酒糟表面带正电,有利于吸附带负电荷的活性艳红,而对带正电荷的亚甲基蓝吸附能力较低;当模拟染料废水初始pH为11.0～12.0时,吸附平衡pH高于黄酒糟等电点,对两种染料的吸附规律则与低模拟染料废水初始pH时相反。
2.3 黄酒糟加入量对吸附效果的影响
在染料初始质量浓度100 mg/L、吸附时间2 h、活性艳红废水初始pH 6.0、亚甲基蓝废水初始pH 6.6的条件下,黄酒糟加入量对吸附率的影响图4。由图4可见:在黄酒糟加入量为1.0～7.5 g/L时,活性艳红和亚甲基蓝的吸附率均随着黄酒糟加入量的增加而增加,这是因为黄酒糟加入量的增加使吸附表面积增大、吸附官能团增多,吸附率提高;黄酒糟加入量为10.0～20.0 g/L时,吸附率随吸附剂加入量的增加变化不明显。这是由于,溶液中的吸附质浓度逐渐降低,吸附质扩散至吸附剂表面并被吸附的驱动力减小,而解吸的趋势逐渐增大;过量的吸附剂聚集使吸附剂的有效表面积增加有限;过量的吸附剂颗粒间参与吸附的相邻活性基团彼此干扰[11]。
● 活性艳红; ■ 亚甲基蓝; ▲ 黄酒糟等电点
● 活性艳红; ■ 亚甲基蓝
2.4 吸附动力学
在染料初始质量浓度100 mg/L、黄酒糟加入量10.0 g/L、活性艳红废水初始pH 6.0、亚甲基蓝废水初始pH 6.6的条件下,研究黄酒糟对活性艳红和亚甲基蓝的吸附动力学。拟一级动力学方程和拟二级动力学方程分别见式(1)和式(2)。吸附动力学参数见表1。
1/qt=1/qe+k1/(qe·t)(1)
t/qt=1/(k2qundefined)+t/qe(2)
式中:qt为t时刻的吸附量,mg/g;qe为平衡时的吸附量,mg/g;t为吸附时间,min;k1为拟一级动力学吸附速率常数,min-1;k2为拟二级动力学吸附速率常数,mg/(g·min)。
吸附实验结果表明,黄酒糟对活性艳红的吸附经过10 min后基本达到平衡,对亚甲基蓝的吸附在30 min后即达到平衡。如此快速地达到吸附平衡说明黄酒糟对染料的吸附过程是以物理吸附为主。由表1可见,黄酒糟对活性艳红和亚甲基蓝的吸附更符合拟二级动力学方程。拟二级动力学模型包含了吸附的所有过程,如外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内部扩散等[12],能够更真实地反映染料在黄酒糟上的吸附机理。
2.5 吸附等温线
吸附等温线描述了吸附质与吸附剂之间的相互作用机理。为了准确描述黄酒糟对活性艳红和亚甲基蓝的吸附性质,寻找符合吸附平衡的最佳方程,采用3种理论吸附模型对实验结果进行拟合。Langmuir吸附方程是使用最广泛的双参数方程,已成功应用于许多单分子层的实际吸附,其吸附方程见式(3)。Freundlich吸附方程是双参数经验方程,主要用于描述异质性体系的吸附,其吸附方程见式(4)。Redlich-Peterson吸附方程结合了Langmuir和Freundlich吸附方程,具有3个吸附参数,广泛用于吸附性质介于Langmuir和Freundlich之间的吸附情况,其吸附方程见式(5)。活性艳红和亚甲基蓝的吸附等温线分别见图5和图6。
qe=KLqmρe/(1+KLρe)(3)
qe=KFρundefined (4)
qe=KRρe/(1+αρundefined)(5)
式中:ρe为吸附平衡时的染料质量浓度,mg/L;qm为吸附剂饱和吸附量,mg/g;KL,KF,KR,α为吸附常数;n和β为异质因子。
● 实测值; a Langmuir方程曲线; b Redlich-Peterson方程曲线; c Freundlich方程曲线
● 实测值; a Langmuir方程曲线; b Redlich-Peterson方程曲线; c Freundlich方程曲线
由图5和图6可见,Langmuir和Redlich-Peterson吸附方程均能较好地拟合黄酒糟对两种染料的吸附;通过Langmuir方程计算得出黄酒糟对活性艳红的饱和吸附量为49.1 mg/g,对亚甲基蓝的饱和吸附量为7.85 mg/g。由此推测黄酒糟对活性艳红和亚甲基蓝的吸附为单层吸附。黄酒糟对活性艳红的吸附能力均高于粉末活性炭(饱和吸附量为23.9 mg/g)[13]及由剩余污泥制得的生物吸附剂(饱和吸附量为15 mg/g)[14],达到了微生物吸附剂如烟曲霉的吸附水平(饱和吸附量为46.8 mg/g)[15]。
3 结论
a)采用黄酒糟对模拟染料废水中的活性艳红和亚甲基蓝分别进行吸附。在染料初始质量浓度100 mg/L、黄酒糟加入量10 g/L、吸附时间2 h的条件下,当活性艳红废水初始pH为2.0～10.0时,黄酒糟对活性艳红的吸附率为94.0%～95.7%;当亚甲基蓝废水初始pH为11.0～12.0时,黄酒糟对亚甲基蓝的吸附率约为90.6%。
b)黄酒糟对活性艳红和亚甲基蓝的吸附在10～30 min达到平衡。动力学研究表明黄酒糟对染料的吸附过程符合拟二级动力学方程。
活性艳红 第2篇
采用超声辅助光催化氧化法(US/UV/TiO2)对活性艳红X-3B模拟废水进行降解处理.考察了降解条件对活性艳红X-3B废水处理效果的`影响,确定了处理50 mg/L活性艳红X-3B染料废水的最佳条件:催化剂TiO2用量0.5 g/L、H2O2投加量1.98 mL/L、废水pH值为9、曝气量0.8 L/min,在此条件下,光照60 min,活性艳红X-3B降解率可达98.3%.与单一光催化氧化法(UV/TiO2)相比,US/UV/TiO2降解效果具有明显优势,说明超声和光催化具有很强的协同效应.
作 者：谢建华 李凡修 吴顺梅 Xie Jianhua Li Fanxiu Wu Shunmei 作者单位：谢建华,吴顺梅,Xie Jianhua,Wu Shunmei(湖北长江大学化学与环境工程学院,荆州,434023)
李凡修,Li Fanxiu(湖北长江大学化学与环境工程学院,荆州,434023;华中科技大学环境科学与工程学院,武汉,430074)
刊 名：精细石油化工进展 英文刊名：ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS 年，卷(期)： 10(4) 分类号：X7 关键词：光催化氧化 废水处理 活性艳红X-3B 超声辅助 协同效应
活性艳红 第3篇
关键词：三元内电解,活性艳红X-3B,曝气,影响因素,降解效果
工业领域中排放的大量难降解的废水对水体环境易造成严重污染,而印染废水作为工业废水的重要组成部分之一,具有成分复杂、色度深、COD高且难以生物降解等特点[1,2]。目前处理染料废水的方法有电化学法,物理吸附法、化学混凝法、 高级氧化技术( AOPs) 等等[3]。尽管有研究表明高级氧化技术对染料废水的脱色效果很好,但是氧化剂和催化剂的价格昂贵,处理成本较高[4]。近年来,电化学方法由于反应速率快、 效率高得到了废水处理领域的广泛关注。但是传统意义上的电化学处理废水需要外加电源,能耗较大[5]。
铁炭内电解作为一种特殊的电化学方法,主要基于原电池的反应原理,通过氧化还原、混凝、吸附、共沉淀和微电场富集效应等交互作用去除废水中的污染物,具有操作成本低、不需要外加电源以及效率高的优点。程爱华等[6]利用铁炭内电解预处理DMF和DMAC废水,结果表明在最佳条件下DMF和DMAC废水的CODCr去除率分别达到52% 和37% 。有研究表明,在铁屑内电解过程中进行曝气将有利于污染物的去除,赵建国等[7]比较曝气与不曝气两种条件下内电解工艺对废水的去除效果,实验结果表明,曝气内电解处理效果要明显的优于不曝气内电解。另外,还有部分学者的研究表明,向传统的铁炭二元内电解体系中加入第三方阴极材料,可以有效提高内电解的处理效率。曹雨平等[8]利用Fe - Cu - C组成的三元内电解投料处理含油废水,结果表明三元内电解体系较二元体系可以明显增强处理效果。
本实验选取典型的偶氮活性染料———活性艳红X - 3B配制模拟印染废水,并以X - 3B的去除率作为对比指标,考查了曝气条件下铁、镍和活性炭组成三元内电解体系对废水的处理效果和影响因素。
1实验部分
1.1实验材料及仪器
实验材料: 活性艳红X - 3B,市售工业级; 浓盐酸、氢氧化钠、铁粉( 粒径: 小于100目) 与镍粉( 粒径: 200目) ,国药集团化学试剂有限公司,均为分析纯。
市售活性炭颗粒,使用前先用孔径2 ~ 2. 5 mm的筛网筛选,将筛选出的活性炭颗粒置于浓度350 mg/L的活性艳红X 3B溶液中浸泡18 h,至吸附饱和,以纯水洗净,于105 ℃ 下烘干,密封备用。
实验仪器: ZFZ - 4001 - UT型超纯水机,重庆颐洋企业发展有限公司; Cary50 - Scan型紫外可见光分光光度计,美国varian公司; PB - 10型p H计,德国赛多利斯公司; Sartorius AG BP221S型电子天平,德国赛多利斯公司; LZB - 6气体流量计,余桃市远大仪表厂; ACO - 008型电磁式空气泵,浙江森森实业有限公司; Multi N/C 2100型总有机碳( TOC) 分析仪, 德国耶拿仪器有限公司。
1.2实验装置
实验所用到的自制曝气反应器采用 Φ40 mm × 280 mm玻璃柱,在玻璃柱的底部装有G1型号的玻璃砂芯以及预留的曝气通道,实验装置如图1所示。
1.3实验方法
1.3.1标准曲线的建立
用纯水配制1 g/L的活性艳红X - 3B标准储备液,稀释成不同浓度后测定溶液于最大波长538 nm处的吸光度,其标准工作曲线( 线性相关系数R2= 0. 99989) 为:
式中: x———吸光度
y———染料浓度,mg / L
1.3.2分析方法
在用流量计调节好一定气体流量的曝气反应器中加入200 m L一定初始浓度的活性艳红X - 3B溶液,用配制的浓度为2 mol/L盐酸和Na OH溶液调节溶液的初始p H,随后按顺序依次加入一定量的镍粉、活性炭和铁粉,待铁粉最后加入后开始反应计时,每隔一定的时间用5 m L注射器取样,并用孔径0. 45 μm的水相滤膜过滤,将过滤后的样品于最大波长538 nm处测其吸光度,并结合标准工作曲线计算染料的去除率。
1.3.3去除率的计算
根据活性艳红X - 3B反应前后浓度的变化,可以计算出活性艳红X - 3B的去除率公式如下:
式中: C0———活性艳红X - 3B的初始浓度,mg/L
Ct———反应一段时间t后的活性艳红X-3B的浓度,mg/L
2结果与讨论
2.1活性艳红X-3B在不同体系中的去除效果
实验在染料初始质量浓度为50 mg/L,p H为4,曝气量为60 L / h的空气曝气条件下,研究了不同反应体系对活性艳红X - 3B去除率的影响,其中各体系中各组分的投加量均为3 g / L。零价铁、零价铁 + 活性炭、零价铁 + 镍粉 + 活性炭、活性炭、镍粉 + 活性炭、零价铁 + 镍粉体系对活性艳红X - 3B的去除效果和一级反应动力学曲线,如图2所示。
从图2中可以看出,曝气反应270 min后,投加作为内电解阴极材料镍和炭对去除效果的影响几乎不大。零价铁 + 镍粉 + 活性炭组成的三元内电解体系对活性艳红X - 3B的去除速率要明显优于二元内电解体系以及单独体系,可见阴极材料镍炭的加入促进了活性艳红X - 3B的去除效果。因为镍和炭的加入,不仅可以进一步使电子受体成倍增加,而且还可以使零价铁的溶解速度加快,铁离子数量迅速增加,氧化还原作用速率加强,产生絮凝体的速率加快,从而提高反应速率[8]。
2.2质量比对去除率的影响
2.2.1零价铁投加量对去除率的影响
实验在染料初始质量浓度为50 mg/L,p H为4,曝气量为60 L / h的空气曝气条件下,研究了零价铁的投加量对活性艳红X - 3B去除率的影响,如图3所示。
由图3可知,随着零价铁投加量的增加,曝气270 min后, 活性艳红X - 3B去除率先增大后减小,当零价铁的投加量为3 g / L时,活性艳红X - 3B的去除率达到最大。这可能是由于染料的脱色反应发生在零价铁的表面[9],投加的过量的零价铁在表面上会相互覆盖,从而影响零价铁与活性艳红X - 3B的接触面积,导致去除率下降,因而确定三元投料中零价铁的投加量为3 g/L。
2.2.2镍炭质量比对去除率的影响
实验在染料初始质量浓度为50 mg/L,p H为4,曝气量为60 L / h,零价铁的投加量为3 g / L,镍炭总投加量为6 g / L的条件下,研究了镍炭质量比对活性艳红X - 3B去除率的影响,如图4所示。
从图4中可以看出,镍粉的加入可以明显的提高活性艳红X - 3B的去除率,镍炭的质量比对活性艳红X - 3B的去除率有着较大的影响。当零价铁的投加量为3 g/L,mNi∶mC= 1 ∶2, 处理效果最佳,去除率高达87. 2% ,而在总投加量相同,且只有铁炭和铁镍的情况下的去除率分别只有66. 3% 和57. 7% 。这是由于在Fe - Ni - C三元反应体系中,Ni与Fe之间也存在有电位差,反应体系的微电池的数量增多,电场作用加强; 另一方面,Ni作为Fe的一种Fe的邻元素,也是一种良好的导体, 反应过程中可以有效促进Fe、C微电解产生电子的分离,有利于释放更多的铁离子,增强氧化还原反应。最后,由于Ni的活性比铁弱,因而在反应过程中作为阴极,强化了内电解降解活性艳红X - 3B的过程。
综合上述实验结果,可以看出在铁的投加量为3 g/L,镍炭的总投加量为6 g/L( 其中镍炭质量为1∶2) 时,X - 3B的去除效果最好,因而,综合考虑选择铁镍炭三元投料的质量比为3∶2∶4。
2.3初始pH值对去除率的影响
在染料初始质量浓度为50 mg/L,曝气量为60 L/h,三元投料的总质量为9 g/L,质量比为mFe∶mNi∶mC= 3∶2∶4,反应时间为270 min的空气曝气条件下,研究了不同初始p H值对活性艳红X - 3B去除率的影响,如图5所示。
从图5中可知,溶液初始p H对去除的效果影响很大。随着p H的升高,反应270 min后活性艳红X - 3B的去除率在逐渐降低,这是因为三元内电解的反应机理主要是[10]:
阳极( 氧化) :
阴极( 还原) :
酸性充氧条件下:
中性、弱碱性条件下:
可见在酸性曝气条件下会产生大量[H],而且氧的电极电位较高,内电解反应中的原电池电位差较大,有利于污染物的电泳沉积和聚结、气浮、氧化还原作用的进行。但是p H并不是越低越好,p H过低,不仅会破坏反应生成的絮凝体,而且铁粉的腐蚀速度过快,会增加铁粉的消耗,经济性较差。综合经济和处理效果方面考虑,确定废水最佳p H为4。
2.4不同曝气量对去除率的影响
实验在染料初始质量浓度为50 mg/L,初始p H为4,三元投料的总质量为9 g/L,质量比为mFe∶mNi∶mC= 3∶2∶4,反应时间为270 min的空气曝气条件下,研究了不同曝气量对活性艳红X - 3B去除率的影响,如图6所示。
从图6中可以看出,曝气量的大小对活性艳红X - 3B的去除率有着显著影响,在曝气量为60 L/h的时,去除效果最好, 过高过低都会使X - 3B的去除率减小。从电极反应机理可知, 酸性充氧条件下,会有微量的H2O2产生,与溶液中的Fe2 +组成Fenton体系,从而促进活性艳红X - 3B的去除。但是,曝气量过大,反而会抑制Fe对活性艳红X - 3B的还原去除[11],造成Fe的腐蚀速度过快,会造成溶液中铁离子含量增大,去除率降低。因此,最佳曝气量为60 L/h。
2.5不同曝气类型对去除率的影响
实验在染料初始质量浓度为50 mg/L,初始p H为4,三元投料的总质量为9 g/L,质量比为mFe∶mNi∶mC= 3∶2∶4,曝气量为60 L/h,反应时间为270 min条件下,研究了空气、氮气和氧气三种不同曝气类型对活性艳红X - 3B去除率的影响, 如图7所示。
从图7中可以看出,不同曝气类型对活性艳红X - 3B的去除率有着较大影响,当采用空气的曝气时,反应270 min后活性艳红X - 3B的去除率最大,氮气其次,氧气最小。这表明, 采用空气曝气要优于单独采用氮气或者氧气曝气。Zhou Tao[11]和张晓伟[12]的研究也表明,采用氧气曝气的效果要比采用空气曝气的效果的差。从单独采用氮气曝气的去除效果要强于氧气的去除效果可以看出,这可能是由于内电解电解反应主要以Fe的还原作用为主,因此曝气可能会对Fe的还原产生抑制作用。 因而,采用空气曝气对活性艳红X - 3B的去除效果最好。
2.6活性艳红X-3B的TOC去除率
实验在染料初始质量浓度为50 mg/L,初始p H为4,三元投料的总质量为9 g/L,质量比为mFe∶mNi∶mC= 3∶2∶4,反应时间为270 min的空气曝气条件下,研究了曝气三元内电解对模拟活性艳红X - 3B废水的TOC去除率,结果如表1所示。
由表1可以看出,采用三元内电解曝气反应270 min后, 模拟活性艳红废水的TOC的去除率高达63. 5% ,可见曝气三元内电解对废水有机物的去除率效果较好。
2.7紫外-可见光光谱分析
在最佳条件下,对不同反应时间段的反应溶液进行紫外可见光光谱分析,研究降解过程中活性艳红X - 3B溶液的紫外 - 可见光吸收光谱变化,结果如图8所示。
从图8中可以看出,活性艳红有5个明显的特征吸收峰, 其所对应的波长分别为236 nm,285 nm,329 nm,512 nm和538 nm。通过对活性艳红X - 3B分子结构的分析以及结合有机波谱分析理论可知,512 nm和538 nm是活性艳红发色基团 - N = N - 的特征吸收峰,在紫外区的3个特征峰分别为: 236 nm是苯环的特征吸收峰,329 nm是萘环产生的吸收峰,介于两者之间的285 nm是三嗪结构的特征吸收峰。从图8中可以看出,反应270 min后活性艳红X - 3B在可见光区域的特征吸收峰下降的非常明显,紫外区的苯环和萘环也已被完全破坏,但是三嗪结构的吸收峰峰值变化比较小。这说明,偶氮基团在反应过程中被首先破坏,其次是苯环和萘环,三嗪结构则比较稳定,不易被破坏。
通过紫外 - 可见光光谱分析可知,染料活性艳红X - 3B的分子结构遭到了破坏,可能生成了一些小分子的中间产物,这也与TOC的测量结果保持一致。
3结论
( 1) 采用曝气三元内电解法处理模拟染料废水活性艳红X - 3B,在最佳条件: 溶液初始p H为4,三元投料的总质量为9 g / L,质量比为mFe∶mNi∶mC= 3 ∶2 ∶4,反应时间为270 min的空气曝气条件下,活性艳红X - 3B的去除率可以达到87. 2% ,TOC去除率为63. 5% ,高于相同条件下仅有零价铁和活性炭以及零价铁和镍粉组成的二元内电解法。
活性艳红 第4篇
以活性艳红X-3B为模型化合物,以TiO2为光催化剂,研究了不同光照度下污染物的多相光催化降解动力学.结果表明,活性艳红X-3B的光催化降解动力学符合Langmiur-Hinshelwood动力学模型,其中的表观反应速率常数(k)随入射光照度的增加而增大,吸附平衡常数(KA)却随入射光照度的增加而减小,在实验的`光照度范围内,k和KA-1与光照度的平方根成正比.
作 者：漆新华 王中华 庄源益 余颖 李家麟 Qi Xinhua Wang Zhonghua Zhuang Yuanyi Yu Ying Li Jialin 作者单位：漆新华,庄源益,Qi Xinhua,Zhuang Yuanyi(南开大学,环境科学与工程学院,天津,300071)
王中华,Wang Zhonghua(泰州职业技术学院,环境与化工系,江苏,泰州,225300)
余颖,李家麟,Yu Ying,Li Jialin(华中师范大学,纳米研究中心,湖北,武汉,430079)