活性炭吸附染料废水的研究
摘 要摘 要随着染料与印染工业的发展，染料废水色度高、组成复杂、较难处理，其处理方法引起社会的广泛关注和重视。活性炭因其较好吸附性能成为研究热点。选取经过160目过筛的粉末活性炭，对酸性嫩黄和结晶紫模拟染料废水进行吸附试验。通过考察活性炭投加量、吸附时间、染料废水初始浓度、溶液pH对染料废水脱色率的影响，确定优化工艺条件。实验结果表明：（1）当活性炭投加量1g/L，吸附时间30min，废水初始浓度100-200mg/L，pH=6-7，活性炭对酸性嫩黄的脱色率为95.6%。采用Langmuir和Freundlich吸附模型对其进行拟合，其相关线性方程回归系数R2分别为0.9939和0.8253，活性炭对酸性嫩黄染料的吸附更符合Langmuir吸附模型。（2）当活性炭投加量1g/L，吸附时间30min，废水初始浓度5-10mg/L，pH=6-7，活性炭对结晶紫的脱色率为98.7%。采用Langmuir和Freundlich吸附模型对其进行拟合，相关线性方程回归系数R2分别为0.9303和0.9993，活性炭对结晶紫染料的吸附更符合Freundlich吸附模型。关键词：活性炭；吸附；酸性嫩黄；结晶紫目 录
第一章 绪论 1
1.1染料废水的现状 1
1.1.1 染料废水的来源及特征 1
1.1.2 染料废水的危害 2
1.2 染料废水处理技术的现状 2
1.2.1 预处理技术 2
1.2.2 物化处理技术 2
1.2.3 生物处理技术 3
1.2.4 化学处理技术 3
1.2.5 电化处理技术 4
1.2.6 活性炭处理技术 4
1.3 课题的研究目的与内容 7
1.3.1 课题的研究目的 7
1.3.2 课题的研究内容 7
第二章 实验材料和方法 8
2.1 实验仪器与试剂 8
2.1.1 实验仪器 8
2.1.2 实验试剂 8
2.2 活性炭吸附染料废水 9
2.2.1 主要试剂的配制 9
2.2.2 酸性嫩黄标准曲线的绘制 9
2.2.3 结晶紫标准曲线
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7
1.3.2 课题的研究内容 7
第二章 实验材料和方法 8
2.1 实验仪器与试剂 8
2.1.1 实验仪器 8
2.1.2 实验试剂 8
2.2 活性炭吸附染料废水 9
2.2.1 主要试剂的配制 9
2.2.2 酸性嫩黄标准曲线的绘制 9
2.2.3 结晶紫标准曲线的绘制 9
2.2.4 染料废水测定方法 10
第三章 结果与讨论 11
3.1 活性炭对酸性嫩黄染料废水的吸附 11
3.1.1 活性炭投加量的影响 11
3.1.2 吸附时间的影响 12
3.1.3 溶液pH值的影响 13
3.1.4 溶液初始浓度的影响 14
3.2 活性炭对结晶紫染料废水的吸附 15
3.2.1 活性炭投加量的影响 15
3.2.2 吸附时间的影响 16
3.2.3 溶液pH的影响 17
3.2.4 溶液初始浓度的影响 18
3.3 吸附等温规律 19
3.3.1 吸附等温线模型 19
3.3.2 酸性嫩黄吸附等温线模拟 20
3.3.3 结晶紫吸附等温线模拟 22
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
第一章 绪论
1.1染料废水的现状
含有染料的有色废水统称为染料废水，近年来随着工业的发展，各类化学纤维针织物等的兴起，PVA浆料、包含邻苯二甲酸的人造丝碱物、新型化学试剂等不断被排放的染料废水中。染料废水的特点是：组成复杂、COD和BOD浓度高、色度高、水量和水质变化大、难生物降解物质多、悬浮物多等，是属于较难处理的工业废水之一[1]。同时，染料废水不仅会产生明显的色度，使人体感官受到影响，还含有对水体或人体有害有毒的污染物，因此不将染料废水进行处理就直接排放，这样会使水体生态环境恶化，如果让有毒有害污染物进入食物链，人体健康将会受到影响[2]。所以，目前对染料废水治理方法课题的研究，已经引起了社会的广泛关注和重视。
1.1.1 染料废水的来源及特征
在纺织工业中，各工序会产生成份各异的废水，其中染料废水是较为严重的一种废水。染料废水特点有水量大，色度高，有毒物质多，成份复杂，从而严重污染环境。染料废水中有浆料、无机盐、染料、碱、酸、纤维、助剂及杂质等，其水质波动范围较大。染料结构中铜、铬、锌、砷和氨基化合物等重金属元素具有相当大的毒性。目前有近1020%的染料废水排入到水体环境中，生态环境遭到严重破坏。纺织工业主要包括纺织、印染、服装、纺机等行业。纺织工业废水主要指的是纺织工业和印染行业排放的废水[3]。
不仅有化学纤维、天然纤维在纺织工业的原料中，还含有各种染化料。每种原料所包含的物质都很复杂，这也提高了染料废水处理的难度。
印染工业的生产工艺主要指化纤、棉及混纺布的漂白、煮炼、退浆、丝光、整理、印花和染色等过程。废水在纺织工业里的的特点是浓度高，数量多，已成为危害水体环境的主要工业污染源之一。其中，印染废水是在纺织工业废水中，最为严重的污染废水。
染料废水含有以下几个特点：（1）颜色深、难脱色，各类方法去除难以达到100%。（2）排放量大。生产种类广、产量巨大导致染料废水排放量高。（3）生产过程化学试剂投放使废水碱性大。（4）有机物含量高。（5）水质变化大，废水中含有难处理的污染物及杂质。原因是纤维原料本身含有的有毒物质和在加工过程中采用的油剂、浆料、化学助剂、染料等[4]。
1.1.2 染料废水的危害
水是人类生活不可或缺的物质。染料工业工艺复杂，种类繁多，造成污水水质多样性。染料废水中含有的污染物包含了浆料、染料、助剂和添加的各种化学物品、第二类有害物质等多种有害物质。未经处理的染料废水排放到水环境，将对整个生态都会带来毁灭性影响。因此，染料废水的处理对人类有着深远的意义。
1.2 染料废水处理技术的现状
染料废水处理技术的方法有很多，如生物法、物理处理技术、化学混凝法、吸附法、氧化法、离子交换法、电化学法、反渗透法、泡膜分离法、萃取法、焚烧法等。期中物化处理技术、生物处理技术、化学处理技术、电化处理技术、活性炭处理技术等技术应用较广泛。
1.2.1 预处理技术
染料废水污染物质复杂，污染程度偏高，水质变化大，COD较高，因此需要预处理来保证各类处理技术能准确运行，达到效果。
染料废水需要设置调节池，水力停留时间为8h左右。染料废水水量变化较大，需要设置调节池稳固水质水量，池内通气鼓动或运用机械设备搅拌曝气，也可避免固体不溶碎屑沉如水池底部。
在印花滚筒镀筒时，所使用的重铬酸钾等试剂时，废水中会被有毒的铬污染。铬是对人体有害的重金属，必须单独处理。因此，在印花工艺的工厂中需设置废铬液处理工艺。
对于废pH值较高的工厂，处理前先通过调节池均化本身酸碱度，并设置中和池以保证后续处理对pH值得要求[5]。
1.2.2 物化处理技术
混凝气浮法与混凝沉淀法是常用的物化处理工艺的两种方法。其中采用最多的是混凝法，混凝沉淀法和混凝气浮法是混凝法的其中两大类。混凝法中，碱式氯化铝和聚合硫酸铁是常常采用的两大混凝剂。混凝法在COD和色度的处理技术上，都产生较好的去除效果。
使用混凝法，一般COD去除率为30%60%，BOD为20%50%[6]。混凝法一般设置在生物处理前后
第一章 绪论 1
1.1染料废水的现状 1
1.1.1 染料废水的来源及特征 1
1.1.2 染料废水的危害 2
1.2 染料废水处理技术的现状 2
1.2.1 预处理技术 2
1.2.2 物化处理技术 2
1.2.3 生物处理技术 3
1.2.4 化学处理技术 3
1.2.5 电化处理技术 4
1.2.6 活性炭处理技术 4
1.3 课题的研究目的与内容 7
1.3.1 课题的研究目的 7
1.3.2 课题的研究内容 7
第二章 实验材料和方法 8
2.1 实验仪器与试剂 8
2.1.1 实验仪器 8
2.1.2 实验试剂 8
2.2 活性炭吸附染料废水 9
2.2.1 主要试剂的配制 9
2.2.2 酸性嫩黄标准曲线的绘制 9
2.2.3 结晶紫标准曲线
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1.3.2 课题的研究内容 7
第二章 实验材料和方法 8
2.1 实验仪器与试剂 8
2.1.1 实验仪器 8
2.1.2 实验试剂 8
2.2 活性炭吸附染料废水 9
2.2.1 主要试剂的配制 9
2.2.2 酸性嫩黄标准曲线的绘制 9
2.2.3 结晶紫标准曲线的绘制 9
2.2.4 染料废水测定方法 10
第三章 结果与讨论 11
3.1 活性炭对酸性嫩黄染料废水的吸附 11
3.1.1 活性炭投加量的影响 11
3.1.2 吸附时间的影响 12
3.1.3 溶液pH值的影响 13
3.1.4 溶液初始浓度的影响 14
3.2 活性炭对结晶紫染料废水的吸附 15
3.2.1 活性炭投加量的影响 15
3.2.2 吸附时间的影响 16
3.2.3 溶液pH的影响 17
3.2.4 溶液初始浓度的影响 18
3.3 吸附等温规律 19
3.3.1 吸附等温线模型 19
3.3.2 酸性嫩黄吸附等温线模拟 20
3.3.3 结晶紫吸附等温线模拟 22
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
第一章 绪论
1.1染料废水的现状
含有染料的有色废水统称为染料废水，近年来随着工业的发展，各类化学纤维针织物等的兴起，PVA浆料、包含邻苯二甲酸的人造丝碱物、新型化学试剂等不断被排放的染料废水中。染料废水的特点是：组成复杂、COD和BOD浓度高、色度高、水量和水质变化大、难生物降解物质多、悬浮物多等，是属于较难处理的工业废水之一[1]。同时，染料废水不仅会产生明显的色度，使人体感官受到影响，还含有对水体或人体有害有毒的污染物，因此不将染料废水进行处理就直接排放，这样会使水体生态环境恶化，如果让有毒有害污染物进入食物链，人体健康将会受到影响[2]。所以，目前对染料废水治理方法课题的研究，已经引起了社会的广泛关注和重视。
1.1.1 染料废水的来源及特征
在纺织工业中，各工序会产生成份各异的废水，其中染料废水是较为严重的一种废水。染料废水特点有水量大，色度高，有毒物质多，成份复杂，从而严重污染环境。染料废水中有浆料、无机盐、染料、碱、酸、纤维、助剂及杂质等，其水质波动范围较大。染料结构中铜、铬、锌、砷和氨基化合物等重金属元素具有相当大的毒性。目前有近1020%的染料废水排入到水体环境中，生态环境遭到严重破坏。纺织工业主要包括纺织、印染、服装、纺机等行业。纺织工业废水主要指的是纺织工业和印染行业排放的废水[3]。
不仅有化学纤维、天然纤维在纺织工业的原料中，还含有各种染化料。每种原料所包含的物质都很复杂，这也提高了染料废水处理的难度。
印染工业的生产工艺主要指化纤、棉及混纺布的漂白、煮炼、退浆、丝光、整理、印花和染色等过程。废水在纺织工业里的的特点是浓度高，数量多，已成为危害水体环境的主要工业污染源之一。其中，印染废水是在纺织工业废水中，最为严重的污染废水。
染料废水含有以下几个特点：（1）颜色深、难脱色，各类方法去除难以达到100%。（2）排放量大。生产种类广、产量巨大导致染料废水排放量高。（3）生产过程化学试剂投放使废水碱性大。（4）有机物含量高。（5）水质变化大，废水中含有难处理的污染物及杂质。原因是纤维原料本身含有的有毒物质和在加工过程中采用的油剂、浆料、化学助剂、染料等[4]。
1.1.2 染料废水的危害
水是人类生活不可或缺的物质。染料工业工艺复杂，种类繁多，造成污水水质多样性。染料废水中含有的污染物包含了浆料、染料、助剂和添加的各种化学物品、第二类有害物质等多种有害物质。未经处理的染料废水排放到水环境，将对整个生态都会带来毁灭性影响。因此，染料废水的处理对人类有着深远的意义。
1.2 染料废水处理技术的现状
染料废水处理技术的方法有很多，如生物法、物理处理技术、化学混凝法、吸附法、氧化法、离子交换法、电化学法、反渗透法、泡膜分离法、萃取法、焚烧法等。期中物化处理技术、生物处理技术、化学处理技术、电化处理技术、活性炭处理技术等技术应用较广泛。
1.2.1 预处理技术
染料废水污染物质复杂，污染程度偏高，水质变化大，COD较高，因此需要预处理来保证各类处理技术能准确运行，达到效果。
染料废水需要设置调节池，水力停留时间为8h左右。染料废水水量变化较大，需要设置调节池稳固水质水量，池内通气鼓动或运用机械设备搅拌曝气，也可避免固体不溶碎屑沉如水池底部。
在印花滚筒镀筒时，所使用的重铬酸钾等试剂时，废水中会被有毒的铬污染。铬是对人体有害的重金属，必须单独处理。因此，在印花工艺的工厂中需设置废铬液处理工艺。
对于废pH值较高的工厂，处理前先通过调节池均化本身酸碱度，并设置中和池以保证后续处理对pH值得要求[5]。
1.2.2 物化处理技术
混凝气浮法与混凝沉淀法是常用的物化处理工艺的两种方法。其中采用最多的是混凝法，混凝沉淀法和混凝气浮法是混凝法的其中两大类。混凝法中，碱式氯化铝和聚合硫酸铁是常常采用的两大混凝剂。混凝法在COD和色度的处理技术上，都产生较好的去除效果。
使用混凝法，一般COD去除率为30%60%，BOD为20%50%[6]。混凝法一般设置在生物处理前后
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