酸改性膨润土对甲基紫水溶液的吸附 毕业论文 .doc

毕 业 论 文 题目： 酸改性膨润土对甲基紫水溶液的吸附 学 院 环境与生物工程学院 专业年级 2009 级应用化学 2 班 学生姓名 学号 2009124223 指导教师 职称 教授 日 期 2013 年 5 月 22 日 目录目录 中文摘要.1 ABSTRACT1 1 引言1 1.1 主要的有机染料废水及其危害2 1.2 染料废水的处理方法2 1.2.1 化学处理法.3 1.2.2 生物处理法.4 1.2.3 物理处理法.4 1.3 废水处理常用吸附剂6 1.4 膨润土简介 .8 1.4.1 膨润土的基本结构9 1.4.2 膨润土的性质.10 1.4.3 膨润土的改性11 1.5 本研究的内容 .14 2 稀酸改性膨润土对甲基紫废水吸附.15 2.1 实验主要仪器与试剂15 2.2 吸附试验15 2.2.1 实验准备15 2.2.2 甲基紫溶液标准曲线的绘制16 2.2.3 吸附实验方法17 3 实验结果与讨论.18 3.1 时间、温度对吸附甲基紫的影响18 3.2 温度对改性膨润土吸附的影响19 3.3 膨润土的用量对吸附的影响21 3.4 溶液PH 值对吸附的影响 .22 3.5 改性膨润土的吸附等温线 .24 3.5.1 不同浓度下的吸附平衡24 3.5.2 吸附等温线.26 4 稀酸改性土的再生实验29 5 结论29 参考文献.30 致谢.32 第 1 页 （共 35 页） 酸改性膨润土对甲基紫水溶液的吸附 中文摘要中文摘要：：本文用 10%硫酸改性膨润土，以甲基紫水溶液为摸拟染料废水，探讨了不 同参数如接触时间、初始 pH 值、温度等对其吸附性能的影响，结果表明：酸改性膨润 土对甲基紫的吸附量, 在 303K～313K 范围内随温度上升而增大，在 313K～323K 范围 内随温度上升而减小。

对实验数据进行等温吸附 Langmuir 模型和 Freundlich 模型拟合， 相较而言得出吸附过程更符合 Langmuir 模型 关键词：关键词：10%硫酸改性膨润土 吸附 甲基紫 Abstract: Modified-bentonite was used as an adsorbent to adsorb methyl violet from aqueous solution at various contact time, initial pH and temperature, and the results showed that 10% sulfuric acid modified bentonite on the adsorption of methyl violet became much bigger with the temperature hoisted at the range of 303K to 313K, however, the adsorption became much smaller with the temperature hoisted at the range of 313K to 323K. Langmuir and Freundlich isotherm adsorption model was carried out on the experimental data.The results indicated that the adsorption followed Langmuir isotherm model better. Key Words: Modified-bentonite, Adsorption, Methyl violet 1 引言 染料是能使纤维和其他材料着色的物质，分天然和合成两大类。

染料是有颜色的 物质但有颜色的物质并不一定是染料作为染料，必须能够使一定颜色附着在纤维 上且不易脱落、变色染料作为一种重要的精细化工产品，与人类的衣食住行密切相 关社会的不断发展，推动着化学工业的发展，但在发展过程中工业废水也在不断地 增加随着染料合成、印染等工业技术的发展，废水的成分不断变化，各种新染料不 断使用，印染工业废水造成的环境污染日趋严重染料废水具有水量大、分布面广、 水质变化大、有机毒物含量高、成分复杂以及难降解等特点，所以它已成为当前我国 乃至世界最主要的水体污染源之一 第 2 页 （共 35 页） 染料废水是主要的有害工业废水之一，主要来源于染料及染料中间体生产行业， 由各种产品和中间体结晶的母液、生产过程中流失的物料及冲刷地面的污水等组成 随着染料工业的不断壮大，其生产废水已成为主要的水体污染源纺织染料工业近年 来快速发展，目前我国各种染料产量已达 90 万吨，染料废水已成为环境重点污染源之 一染料行业品种繁多，工艺复杂其废水中含有大量的有机物和盐份，具有 CODCr 高，色泽深，酸碱性强等特点，一直是废水处理中的难题大多数染料为人工和成的 大分子化合物，含染料废水的甲基紫且难以生化降解，脱色处理十分困难。

含染料废 水进入水体，吸附和反射进入水体的阳光能妨碍细菌生长和干扰水中生物的光合作 用引起环境问题，同时带色水体影响视觉效果[1]在染料的生产和使用中，会产生大量 碱度高、色泽深、臭味大的染料废水，对生态环境和饮用水造成相当大的危害 1.1 主要的有机染料废水及其危害 有机染料废水主要包含有活性艳红 X-3B 染料、大红染料、弱酸性蓝 GR 等其残 存的染料组分即使浓度很低，也会造成水体透光率降低，导致生态环境严重破坏染 料的降解产物多为联苯胺类等一些致癌的芳香类化合物，染料废水中大多含有多种具 有生物毒性强和致癌、致畸、致突变性能的有机化合物染料废水是含有染料的有  2 色废水，具有组成复杂、水量和水质变化大、色度高、难生物降解物质浓度高等特点， 是难处理的工业废水之一 染料品种繁多、生产工艺、染色工艺各不相同，产生的废水量及组成也千差万别， 但水质特征均表现为高浓度、高色度、高 COD 值，所以其治理技术一直是工业废水处 理的难点尤其是其中的染料组分，排入水体会造成透光率的降低而致使水体生态系 统的破坏大多数染料为人工合成的大分子化合物，含染料废水的颜色深且难以生化 降解，脱色处理十分困难。

含染料废水进入水体，吸附和反射进入水中的阳光，能妨 碍细菌生长和干扰水中生物的光合作用，引起环境问题，同时带色水体影响视觉效果 染料、染色废水的治理对于减少水体环境污染意义重大，因而是一项长期而艰巨的任 务 1.2 染料废水的处理方法 目前染料废水的处理方法与其它有机废水的处理方法一样，主要包括化学处理法、 生化处理法、物理处理法三大类 第 3 页 （共 35 页） 1.2.1 化学处理法 化学处理法包括混凝法、化学氧化法、电解法等这类方法的特点是废水中的染 料分子，通过化学反应或分解、或产生沉淀物等，不以原化学态回收去除 ① 混凝法[3] 混凝法处理染料废水，其原理中不易沉降的细小悬染料浮物带有同性电荷，在废 水中呈胶体状态，使废水浑浊如在废水中加入混凝剂，因产生了与处理对象电性相 反的电荷，根据异性电荷相互吸引的原理，从而使染料废水中的胶体失去稳定性，此 时，废水中的染料悬浮物凝聚成絮状颗粒物沉降下来，达到从废水中去除的目的水 溶性染料中分子量小的不容易形成胶体状的酸性染料、活性染料、金属络合染料及直 接染料的一部分、阳离子染料则不能用混凝法处理 在混凝法中，常用的絮凝剂有铝盐和铁盐。

铝盐主要有：硫酸铝、明矾、铝酸钠、 三氯化铝以及碱式氯化铝等铁盐主要有：硫酸亚铁、硫酸铁以及三氯化铁该类无 机絮凝剂由于加入了大量铝盐，如对含染料等污染沉积物处理不当，会造成铝向环境 的大 量排放，可能使土壤、水体的铝含量增高，对环境的二次污染 ② 化学氧化法 化学氧化法是目前印染废水脱色较为成熟的方法，其原理是利用各种氧化剂将染 料分子中发色基团的不饱和键断开，形成分子量较小的有机物或无机物，从而使染料 失去发色能力常用的氧化剂有臭氧、氯气、次氯酸钠和 Fenton 试剂等[4]近年来兴 起的深度氧化法主要包括湿式空气氧化法、超临界水氧化法及焚烧法等 ③ 电解法 电解处理法是指应用电解的基本原理，使废水中重金属离子或有机染料等通过电 解过程，在阳阴两极上分别发生氧化和还原反应，使重金属富集或有毒有机物变为毒 性小或无毒物质，然后进行收集处理其优点有[5]：1)过程中生产的·OH-无选择地直接 与废水中的染料反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生污染； 2)化学过程一般在常温常压下就可以进行，能量效率高；3)既可进行单独处理，又可以 与其他处理方法结合，如作为前处理，可以提高废水的可生物降解性；因此，在国外 第 4 页 （共 35 页） 电解法水处理技术被称为“环境友好”技术。

电解法是氧化还原、分解、沉淀综合在一起的处理方法，该方法包括电极表面处 理过程，电凝聚处理过程，电解浮选过程和电解氧化过程该方法工艺成熟，占地面 积小，但耗电量大，废水处理量小，电解液有可能对环境造成二次污染 1.2.2 生物处理法[6] 生物处理法是利用微生物，对染料进行脱色和降解，它被认为是经济有效的方法 一般认为生物脱色机理主要有两种：吸附和降解，以降解为主生物降解又分为两步: 一是染料分子吸附到菌种上，部分透过细胞膜进入细胞体内；一是利用微生物产生的 酶催化氧化还原染料分子，破坏不饱和共扼体系，达到去色的目的，中间产物进一步 氧化还原分解并最终分解为一氧化碳和水或转化为细菌所需的营养物质，组成新的原 生质 生化法具有应用范围广、处理能力大、设备简单和比较经济等特点生化法处理 受废水的 pH 值及酚含量等因素影响很大，操作条件要求较严格，需培养菌种，适合连 续生产，成本较低但对于非连续生产的小企业而言，由于每次处理需培养新的菌种， 成本增高，且酚类物质不能回收，多余菌种需灭菌后再向环境排放，否则会对环境造 成细菌性的二次污染 1.2.3 物理处理法 物理化学处理法根据其原理的不同，主要包括吸附法、离子交换法、溶剂萃取法、 膜分离法等。

① 吸附法 吸附法是利用吸附剂对废水中的染料进行吸附处理的方法, 机理包括吸附、离子交 换等[7] , 因其有效、方便、稳定而被广泛应用，吸附性能受染料种类、水溶性、分子量 结构和吸附剂比表面积、表面极性、微孔结构、温度、pH 和接触时间等因素的影响[8,9] 吸附法主要有膨润土吸附、活性炭吸附、粉煤灰吸附、硅藻土吸附等活性炭吸 附面积大，有很强的吸附能力和选择性，对水中溶解性有机物非常有效，但不能去除 第 5 页 （共 35 页） 水中的胶体和疏水性染料，而且再生难度大，易流失，需不断补充，运行费用大，常 用作废水的深处理20 世纪 60 年代初期，人们开始研究用有机纤维为原料开发具有独 特化学结构、物理结构、优异吸附性的新型高效活性炭—活性炭纤维活性炭纤维可 以除去水中的亚甲基蓝、结晶紫、臭酚蓝等有机染料分子，其吸附量大，去除率高[10] 吸附法比较适合于低浓度染料废水的深度处理，主要优点是投资小，占地面积小， 方法简便易行，吸附法还能够去除废水中难生物降解的污染物 ② 离子交换法 离子交换法是重金属离子与离子交换树脂发生离子交换的过程，常用的离子交换 树脂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂以及腐殖酸树脂等。

离子交换法 是一种重要的电镀废水治理方法，处理容量大，出水水质好，可以回收水和重金属资 源，对环境无二次污染但树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，操作费用高 ③ 溶剂萃取法 溶剂萃取法是利用重金属离子在有机相和在水中溶解度的不同，使重金属离子浓 缩于有机相的分离方法有机相也称萃取剂，常见的有磷酸三丁脂、三辛基氧化磷、 二甲庚基乙酰胺、三辛胺、伯胺、油酸和亚油酸等萃取法处理重金属废水设备简单， 操作方便，加入萃取剂量小，萃取剂可以回收再利用，二次污染小，但处理废水。