CN1214995C

CN1214995C - 一种印染废水的脱色方法

Info

Publication number: CN1214995C
Application number: CN 03100824
Authority: CN
Inventors: 鲁安怀; 杨欣; 李改云; 高翔; 李巧荣; 王长秋
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: CN1429775A

Abstract

本发明提供了一种印染废水的脱色方法，包括以下步骤：调节废水的pH值至呈酸性；加入天然锰钾矿，搅拌反应几个小时即可。所述方法中，反应溶液酸度越大，反应进行得越快；天然锰钾矿用量越多、粒径越小，越有利于脱色反应；在废水中加入电解质硝酸钙有助于脱色反应；光照也有利于脱色反应的进行。本发明的脱色方法所采用的脱色剂天然锰钾矿原料易得，成本低，无二次污染，应用范围广泛，脱色效果明显。另外，天然锰钾矿处理印染废水后，还可以重复使用。

Description

一种印染废水的脱色方法

技术领域：

本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及印染废水的脱色方法。

背景技术：

当今，全球合成染料年产量约为100万吨，其中我国约占20％。染料生产投入的原料大部分是芳烃化合物和杂环化合物，因而使生产过程中所排放的废水绝大多数是以苯、萘、蒽、醌等芳香团作为母体的有机物，带有显色集团，颜色很深，色度达500-500000，有很强的污染感。如果直接排放，将会对水源造成严重污染，因此研究染料废水的处理对保护生态环境和人类健康有很重要的意义。目前，工业上常用的染料废水处理方法有絮凝沉淀法、电解法、氧化法、吸附法和生物降解法等。但是，这些方法普遍具有成本高，时效短且有二次污染等缺点。

目前，国内外关于锰的氧化物对印染废水的降解研究大都是人工合成产物，利用天然锰钾矿对印染废水的氧化降解研究未见报道。

发明内容：

本发明的目的是提供一种成本低、应用范围广泛、无二次污染的印染废水的脱色方法。

本发明的技术方案如下：

一种印染废水的脱色方法，包括以下步骤：

(1)调节废水的pH值至呈酸性(如果印染废水本身已是酸性，则可以省略本步骤)；

(2)加入天然锰钾矿，搅拌反应几个小时即可。

所述方法中，反应溶液酸度越大，反应进行得越快，当废水的pH值调节为4以下时，效果最佳。

所述天然锰钾矿用量越多、粒径越小，越有利于脱色反应，推荐粒径为160-200目。

所述方法中，在废水中加入电解质硝酸钙有助于脱色反应。光照也有利于脱色反应的进行。

本发明脱色方法的主要机理为：天然锰钾矿因含有变价的Mn⁴⁺和Mn²⁺会表现出良好的氧化还原性，当锰钾矿与某些易被氧化或还原的分子或离子发生化学反应时，可表现为两种性质，一是Mn⁴⁺易获得电子被还原为低价的Mn³⁺或Mn²⁺，而与其相作用的离子或分子则失去电子被氧化。二是低价Mn²⁺可与某些高价阳离子反应，将其还原为低价离子。天然锰钾矿和染料发生了氧化还原反应，使其脱色。

本发明的脱色方法应用十分广泛，对不同的染料废水均具有良好的脱色效果。利用本发明的方法，采用采自湘潭锰矿的天然锰钾矿样品，对天津新欣染料厂生产的X-3B、K-2BP、X-BR、X-R、K-BR、K-GN、X-8B、K-G、X-GN、M-3RE等十种工业常用染料形成的废水进行脱色试验，都有很好的效果。

一、就X-3B染料进行了实验研究。

所用天然锰钾矿样品采自湘潭锰矿，经自来水冲洗、自然干燥、破碎、筛分等预处理后备用。印染废水由500ppm染料储备液和去离子水配制，所用染料X-3B为天津新欣染料厂生产的工业常用染料。pH值由HNO₃和NaOH调节。实验所用试剂均为分析纯，所用水为去离子水。实验所用仪器主要有HP-8453紫外可见分光光度计，80-2B离心机，PHS-2C数字式酸度计，HZS-H型水浴恒温振荡器等。

实验过程：在100ml锥形瓶中加入一定量及一定粒度的矿样，再加入50ml，20mg/L的印染废水，溶液pH值由HNO₃和NaOH调节。然后放入水浴恒温振荡器内，在25℃(误差不超过+1℃)，200r/min条件下振荡一定时间，取出后立即用0.2微米微孔滤膜过滤，滤液于紫外分光光度计测定染料的浓度。计算染料的脱色率。

在一定浓度范围内，X-3B的浓度与它的吸光度符合朗伯—比耳定律：

A＝εbc

ε为摩尔吸光系数，其单位为L.mol^-1.cm^-1，b为液层厚度(以cm为单位)，c表示摩尔浓度用mol.L^-1表示。本实验利用此原理在一定的浓度范围内用HP-8453紫外可见分光光度计于559纳米处测量溶液的吸光度从而得到不同X-3B溶液的浓度。根据以下公式计算染料脱色率，t时刻染料的脱色率表示为：

st＝((c0-ct)/c0)×100％

其中st代表某时刻X-3B的脱色率；c0、ct分别代表初始时刻和中间t时刻染料的浓度。

实验结果：

当160-200目锰钾矿用量为0.2g，反应pH值为3，反应温度为25℃，振荡速度为200r/min，反应半小时，对初始浓度为20mg/l的X-3B印染废水的脱色率几乎达到100％。同时，我们发现，介质pH值、样品用量与粒径大小、共存电解质、反应时间、光照对染料脱色反应有影响。介质pH值是最重要的影响因素，其与X-3B脱色率之间的关系见附图1，由图1可见，反应溶液酸度越大，反应进行得越快；当pH＞3时，pH值微小的改变对X-3B脱色率影响很大，脱色率随pH的降低而增大；PH＝3时，反应20分钟，脱色率就可达到99.48％；pH＜3时，pH值的变化对脱色率的影响不大。样品用量越多、粒径越小，越有利于脱色反应；共存电解质硝酸钙有助于脱色反应，而磷酸钠的存在则不利于脱色反应。光照也有利于脱色反应的进行。锰钾矿还可以重复使用，表一所示为锰钾矿重复使用时的脱色结果。

表一：

使用次数	1	2	3
使用次数	1	2	3	X-3B反应后浓度(mg/l)	0.21	0.36	0.45
脱色率(％)	98.94	98.19	97.75	X-3B反应后浓度(mg/l)	0.21	0.36	0.45

二、锰钾矿对其余九种染料的脱色效果

pH＝2.5，160-200目锰钾矿用量0.5g，废水用量50ml，染料浓度20ppm，振荡反应5小时，结果如表二所示：

表二：

染料	K-2BP	X-BR	X-R	K-BR	K-GN	X-8B	K-G	X-GN	M-3RE
染料	K-2BP	X-BR	X-R	K-BR	K-GN	X-8B	K-G	X-GN	M-3RE	脱色率(％)	93.15	98.94	84.14	89.11	100.00	99.46	100.0	97.54	99.02

本发明的优点和积极效果：本发明的脱色方法所采用的脱色剂天然锰钾矿原料易得，成本低，无二次污染，应用范围广泛，脱色效果明显。在我国南方沿北纬23°带东西长1500km、南北宽220km、氧化深度50-60m范围分布着十分丰富的氧化锰矿资源。另外，天然锰钾矿处理印染废水后，还可以重复使用。

附图说明：

图1废水的pH值与X-3B脱色率的关系图。

具体实施方式：

初始浓度为20mg/l的X-3B(天津新欣染料厂生产的工业常用染料)印染废水50ml，盛放于100ml锥形瓶，将其pH值用HNO₃和NaOH调节至3。天然锰钾矿采自湘潭锰矿，经自来水冲洗、自然干燥、破碎、筛分得到160-200目的锰钾矿，用量为0.2g。将锥形瓶放入水浴恒温振荡器内，在25℃条件下，200r/min振荡半小时，对X-3B的脱色率几乎达到100％。

Claims

1.一种印染废水的脱色方法，按顺序包括以下步骤：

(1)调节废水的pH值至呈酸性；

(2)加入天然锰钾矿，搅拌反应几个小时即可。

2.如权利要求1所述的脱色方法，其特征在于所述废水的pH值为4以下。

3.如权利要求1或2所述的脱色方法，其特征在于所述天然锰钾矿的粒径为160-200目。

4.如权利要求1或2所述的脱色方法，其特征在于在废水中还添加电解质硝酸钙。

5.如权利要求3所述的脱色方法，其特征在于在废水中还添加电解质硝酸钙。

6.如权利要求1或2所述的脱色方法，其特征在于脱色在光照条件下进行。

7.如权利要求3所述的脱色方法，其特征在于脱色在光照条件下进行。

8.如权利要求4所述的脱色方法，其特征在于脱色在光照条件下进行。

9.如权利要求5所述的脱色方法，其特征在于脱色在光照条件下进行。