大型海藻浒苔对酸性染料和碱性染料吸附性能研究

摘要

印染废水具有水量大、水质复杂、有机物含量高、可生化性差、色度高等特点,直接排放将会造成严重的水环境污染。印染废水的处理方法有很多种,处理效果各有不同。其中,吸附法是印染废水脱色处理的常用技术。近年来,人们研制开发了各种新型吸附材料,在印染废水处理上取得了较好的效果。
　　大型藻作为一类替代性生物吸附剂受到越来越多关注,不仅因为其分布广泛、生长迅速、来源丰富、藻粉比表面积大;而且藻细胞壁的多糖和蛋白质等成分所含的氨基、羧基、羟基、磷酸根等功能基团,能促进染料分子结合到藻体表面,使大型藻成为一类非常有前途的废水脱色生物材料。浒苔(Enteromorphaprolifera)属海洋中的大型藻类,每年春夏季节在山东青岛等城市的海边泛滥成灾,影响海洋生态环境和沿海景观,造成绿潮危害,但是目前对于浒苔尚无很好的处理或利用措施。
　　为实现浒苔的资源化利用,本研究以浒苔干粉作为吸附剂,以2种酸性染料(兰纳洒脱酱红B(ABB)和尼龙山黄N-3RL（NYN))和1种碱性染料(亚甲基蓝(MB))作为吸附对象,在优化吸附条件的基础上,确定了浒苔干粉用于3种染料废水吸附处理的潜力。随后,通过绘制吸附等温线以及吸附动力学、吸附热力学、红外光谱研究,探讨了浒苔对染料的吸附机理。取得的主要结论如下:
　　(1)浒苔干粉对含两种酸性染料的模拟废水的适宜吸附条件为:染料初始浓度为200㎎·L-1,吸附时间60min,在pH4～9,室温(20～30～C),振荡速率为150rpm(对ABB)和100rpm(对NYN),吸附剂用量为0.25㎎·g-1(对ABB)和5㎎·g-1(对NYN)。在优化的吸附条件下,浒苔对ABB、NYN的去除率分别为93.89％和41.05％,吸附容量分别为751.13㎎·-g-1和8.21㎎·g-1。Langmuir和Freundlich吸附等温线均能较好描述浒苔对ABB的吸附过程,饱和吸附容量最大值达到3333.33㎎·g-1;浒苔对NYN的吸附只能由Freundlich吸附等温线描述。
　　(2)对于MB浓度为100㎎·gL-1的模拟染料废水,在pH4～11,室温(20～30℃),振荡速率100rpm,反应时间90min,藻粉投加量为0.125g·L-1条件下,MB的去除率最高(79.91％),相应的吸附容量为636.04㎎·g-1。Langmuir和Freundlich吸附等温线均能较好的描述浒苔对MB的吸附过程,饱和吸附容量的最高值为909.09㎎·g-1。
　　(3)浒苔对三种染料的吸附较符合拟二级动力学方程;吸附速率的大小不仅受颗粒内部扩散控制,同时也受液膜形成的边界层影响。吸附热力学研究表明,浒苔对染料的吸附主要为放热反应,升高温度不利于吸附的进行;浒苔吸附ABB和MB为自发过程,而对NYN的吸附不是自发过程。
　　(4)红外光谱(FTIR)分析表明,浒苔对ABB的吸附驱动力为氢键和化学吸附作用;而对NYN和MB的吸附仅存在氢键作用。