一种去除维多利亚蓝B的方法

摘要

本发明提供了一种去除维多利亚蓝B的方法，包括以下步骤：一、将TMT15、硫酸铝、维多利亚蓝B和去离子水混合均匀，得到混合液；二、采用滴加碱液的方法将混合液的pH值调节至8～12，然后在温度为20℃～60℃的条件下保温0.5h～6.0h，使混合液中的维多利亚蓝B以沉淀形式析出，最后采用过滤的方法将维多利亚蓝B去除。本发明工艺简单，处理成本低，处理效果好，适于大规模工业化生产；本发明利用TMT15和硫酸铝的协同作用将维多利亚蓝B去除，去除速度快，去除效率高，在工业印染废水处理中具有广泛的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于难降解有机污染物去除技术领域，具体涉及一种去除维多利亚蓝B的方法。

背景技术

维多利亚蓝B（VBB）作为一类阳离子染料废水含有芳香烃类化合物，目前的处理主要采用物理化学方法中的吸附法和光催化氧化法。前者其吸附剂以性能优良的活性炭和树脂常见，但价格昂贵、再生费用高。近年来国内外学者致力于研究开发新型高效、价格低廉的吸附剂，如稻壳、膨润土、麦秆、豆壳、椰子壳、桔皮、松木、海藻、累托石、甘蔗渣等，这些材料有的需经过改性、活化等复杂的处理，有的则受产区限制。光催化氧化方法中常用的光源为紫外光，用的催化剂有TiO₂和H₂O₂等。还有光催化氧化法与Fenton试剂协同降解的方法，这两种方法降解阳离子染料效果显著,但受催化剂用量、pH值因素影响等，单独全程用于染料废水处理尚不多见。维多利亚蓝B染料作为现在工业中应用较多的染料之一，不仅色度大而且对人类具有较强的致癌性。因此进行维多利亚蓝B染料去除方面的研究工作，探索出能够快速﹑高效、廉价地去除维多利亚蓝B的方法，无疑有着重要的意义。

TMT15（即质量含量为15％的2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐水溶液）是一种环境友好型有机硫鳌合剂，它能与水溶液中的大多数一价和二价的重金属离子，如：Ni²⁺，Pd²⁺，Cu²⁺，Ag⁺，Zn²⁺，Cd²⁺，Hg²⁺，Ti²⁺以及Pb²⁺等离子形成稳定的化合物而沉淀出来，从而达到去除重金属离子的目的。TMT15作为一种环境友好型水处理剂，已经广泛用于水溶液中的重金属离子处理，但尚未发现TMT15用于去除染料研究的报道。究其原因，几乎都基于络合沉淀反应，然而TMT15作为一种含硫螯合剂，拥有负电性极性（孤对电子），对带正电荷的有机物维多利亚蓝B应该也有作用。

硫酸铝（Al₂(SO₄)₃·18H₂O，AS）的形态相对比较稳定，具有较强的电中和凝聚和网捕架桥功能，能够发挥凝聚絮凝作用，理论上能够将维多利亚蓝B部分去除。

然而截止目前，尚未发现采用TMT15和硫酸铝去除维多利亚蓝B的研究见诸报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种去除维多利亚蓝B的方法。该方法利用TMT15和硫酸铝的协同作用将维多利亚蓝B去除，去除速度快，去除效率高，操作简单，在工业印染废水处理领域具有广泛的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种去除维多利亚蓝B的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将TMT15、硫酸铝、维多利亚蓝B和去离子水混合均匀，得到混合液；每升混合液中TMT15、硫酸铝、维多利亚蓝B和去离子水的加入量分别为：450mg～1350mg TMT15，10mg～100mg硫酸铝，80mg维多利亚蓝B，余量为去离子水；

步骤二、采用滴加碱液的方法将步骤一中所述混合液的pH值调节至8～12，然后将pH值为8～12的混合液在温度为20℃～60℃的条件下保温0.5h～6.0h，使混合液中的维多利亚蓝B在TMT15和硫酸铝的协同作用下以沉淀形式析出，最后采用离心分离的方法将维多利亚蓝B去除。

上述的一种去除维多利亚蓝B的方法，其特征在于，步骤一中每升混合液中TMT15的加入量为896mg，硫酸铝的加入量为25mg。

上述的一种去除维多利亚蓝B的方法，其特征在于，步骤二中所述碱液为浓度为0.5mol/L～1mol/L的氢氧化钠溶液。

上述的一种去除维多利亚蓝B的方法，其特征在于，步骤二中调节后混合液的pH值为10。

上述的一种去除维多利亚蓝B的方法，其特征在于，步骤二中所述保温的时间为0.5h。

本发明去除维多利亚蓝B的机理为：TMT15可成功的用于去除维多利亚蓝B，其机理在于，维多利亚蓝B分子结构表面上带有较强正电荷，而这种带有较强的正电荷的形态正是导致高浓度维多利亚蓝B易于溶解在水体中且长期稳定的根源所在。TMT15作为一种含硫螯合剂，拥有负电性极性，TMT15分子上所带电荷与维多利亚蓝B分子所带电荷相反，维多利亚蓝B与TMT15的正负电荷相吸，导致双方所带电荷抵消，从而形成较大的团粒结构，进而形成沉淀。硫酸铝作为一种无机混凝剂，具有良好的混凝性能。溶于水后能使水中的细小微粒和自然胶粒凝聚成大块絮状物，从而自水中除去。在混合溶液中，硫酸铝能够进一步把溶液中已经形成的沉淀物小零散碎片都吸附卷带起来，同时，为固体颗粒架了许多桥梁，让这些固体颗粒相对地聚集起来形成大的颗粒，最终形成絮凝体，从而对TMT15螯合沉淀维多利亚蓝B起到了很好的促进作用。因此，在TMT15与硫酸铝的协同作用下，维多利亚蓝B得到最大程度地去除。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明工艺简单，处理成本低，去除效率高，耗时短，适于大规模工业化生产。

2、本发明利用TMT15和硫酸铝的协同作用将维多利亚蓝B去除。其中，TMT15对环境无二次污染，属于环境友好型的有机硫药剂，它能与维多利亚蓝B强力螯合并沉淀，处理效果好；硫酸铝对于TMT15螯合沉淀维多利亚蓝B起到了很好的促进作用。采用本发明处理0.5h即可使维多利亚蓝B的去除率高达99%以上，去除彻底、完全。

3、本发明处理方法简单，无需增加设备费用，具有显著的社会效益和环境效益，非常适合在工业染料废水行业推广应用。

4、本发明可适用于维多利亚蓝B印染废水中维多利亚蓝B的去除，处理后的印染废水残留的维多利亚蓝B浓度远远低于国家排放标准，处理后的印染废水无需中和处理即可安全排放。

5、本发明具有处理效果好、操作简单、运行费用低等优点，在工业印染废水处理中具有广泛的应用前景。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1

本实施例去除维多利亚蓝B的方法：

步骤一、将896mg TMT15、25mg硫酸铝和80mg维多利亚蓝Ｂ加入1L容量瓶中，加去离子水稀释至标线后充分摇匀，得到混合液；

步骤二、采用滴加碱液的方法将步骤一中所述混合液的pH值调节至10，然后将pH值为10的混合液在温度为30℃的条件下保温3.0h，使混合液中的维多利亚蓝B在TMT15和硫酸铝的协同作用下以沉淀形式析出，最后采用离心分离的方法将维多利亚蓝B去除。

本实施例维多利亚蓝B的去除率为99.89%。

实施例2

本实施例去除维多利亚蓝B的方法：

步骤一、将1000mg TMT15、50mg硫酸铝和80mg维多利亚蓝Ｂ加入1L容量瓶中，加去离子水稀释至标线后充分摇匀，得到混合液；

步骤二、采用滴加碱液的方法将步骤一中所述混合液的pH值调节至9，然后将pH值为9的混合液在温度为40℃的条件下保温2h，使混合液中的维多利亚蓝B在TMT15和硫酸铝的协同作用下以沉淀形式析出，最后采用离心分离的方法将维多利亚蓝B去除。

本实施例维多利亚蓝B的去除率为99.87%。

实施例3

本实施例去除维多利亚蓝B的方法：

步骤一、将450mg TMT15、10mg硫酸铝和80mg维多利亚蓝Ｂ加入1L容量瓶中，加去离子水稀释至标线后充分摇匀，得到混合液；

步骤二、采用滴加碱液的方法将步骤一中所述混合液的pH值调节至12，然后将pH值为12的混合液在温度为60℃的条件下保温0.5h，使混合液中的维多利亚蓝B在TMT15和硫酸铝的协同作用下以沉淀形式析出，最后采用离心分离的方法将维多利亚蓝B去除。

本实施例维多利亚蓝B的去除率为99.64%。

实施例4

本实施例去除维多利亚蓝B的方法：

步骤一、将1350mg TMT15、100mg硫酸铝和80mg维多利亚蓝Ｂ加入1L容量瓶中，加去离子水稀释至标线后充分摇匀，得到混合液；

步骤二、采用滴加碱液的方法将步骤一中所述混合液的pH值调节至8，然后将pH值为8的混合液在温度为20℃的条件下保温6.0h，使混合液中的维多利亚蓝B在TMT15和硫酸铝的协同作用下以沉淀形式析出，最后采用离心分离的方法将维多利亚蓝B去除。

本实施例维多利亚蓝B的去除率为99.07%。

本发明维多利亚蓝B的去除率采用紫外-可见分光光度法进行测定，

具体过程如下：

一、绘制维多利亚蓝B的吸光度-浓度标准曲线：

首先，准确称取1.0000g维多利亚蓝B加入1L容量瓶中，加二次蒸馏水定容至标线后充分摇匀，得到浓度为1000.00mg/L的标准贮备液，放置1～2天使维多利亚蓝B完全溶解，以使标准贮备液的吸光度保持稳定；然后，分别移取0、0.50mL、1.00mL、2.00mL、5.00mL、10.00mL和20.00mL标准贮备液于100mL容量瓶中，加二次蒸馏水稀释至标线后充分摇匀，得到浓度分别为0、5.00mg/L、10.00mg/L、20.00mg/L、50.00mg/L、100.00mg/L和200.00mg/L的维多利亚蓝B标准液系列；之后，分别移取5mL不同浓度的维多利亚蓝B标准液系列于10mL干燥比色管中，加二次蒸馏水至比色管刻度线后充分摇匀；室温下放置10min后，用1cm石英比色皿，于波长616nm处，测定不同浓度维多利亚蓝B标准液系列的吸光度值A_i；最后，以不同浓度维多利亚蓝B标准液系列的吸光度值A_i为纵坐标，相应的维多利亚蓝B质量浓度为横坐标，绘制维多利亚蓝B的吸光度-浓度标准曲线。

二、测定反应前后维多利亚蓝B的浓度：

在反应前和反应后，均移取5mL混合液于10mL干燥比色管中，加二次蒸馏水至比色管刻度线后充分摇匀；室温下放置10min后，用1cm石英比色皿，于波长616nm处，测定混合液的吸光度值A_x；最后将A_x引入到维多利亚蓝B的吸光度-浓度标准曲线中，推算到反应前后混合液中维多利亚蓝B的浓度。

三、测定维多利亚蓝B的去除率：

由公式测得维多利亚蓝B的去除率；其中，η为维多利亚蓝B的去除率，C₀为反应前维多利亚蓝B溶液的浓度，C为反应后维多利亚蓝B溶液的浓度，C₀和C的单位均为mg/L。

本发明对TMT15的最佳加入量、硫酸铝的最佳加入量、混合液的最佳pH值和最佳反应温度通过以下试验进行优化。

一、TMT15最佳加入量的选择

本发明选取初始浓度为80mg/L的维多利亚蓝B水溶液为研究对象，仅采用TMT15作为去除剂对维多利亚蓝B进行去除，在常温（20℃）环境且未调节pH值的条件下反应，测得不同浓度TMT15对维多利亚蓝B的去除效果见表1。

表1不同浓度TMT15对维多利亚蓝B的去除效果

由表1可知，在常温（20℃）环境且未调节pH值的条件下，反应在6h左右达到稳定，当混合液中TMT15的加入量为896mg/L时，维多利亚蓝B的去除率达到最高（去除率为97.47%）。随着TMT15加入量的增加，维多利亚蓝B的去除率逐步增大，当TMT15加入量为896mg/L时去除率达到最大，继续增大TMT15的投加浓度，维多利亚蓝B的去除率反而下降。

二、单独作用下硫酸铝最佳加入量的选择

本发明选取初始浓度为80mg/L的维多利亚蓝B水溶液为研究对象，仅采用硫酸铝作为去除剂对维多利亚蓝B进行去除，在常温（20℃）环境且未调节pH值的条件下反应，测得不同浓度硫酸铝对维多利亚蓝B的去除效果见表2。

表2不同浓度硫酸铝对维多利亚蓝B的去除效果

由表2可知，在常温（20℃）环境且未调节pH值的条件下，反应在6h左右达到稳定，混合液中硫酸铝的加入量为100mg/L时，维多利亚蓝B的去除率达到最高（去除率为49.36%）。高分子聚合态的絮凝剂硫酸铝投加到水体后，其形态相对比较稳定，因其呈惰性稳态不会继续水解从而保持已有的聚合形态，比传统的絮凝剂有更强的电中和凝聚和网捕架桥功能，能够发挥最好的凝聚絮凝作用，从而可以去除部分维多利亚蓝B。

三、协同作用下硫酸铝最佳加入量的选择

本发明选取初始浓度为80mg/L的维多利亚蓝B水溶液为研究对象，采用TMT15和硫酸铝作为去除剂，通过协同作用对维多利亚蓝B进行去除，TMT15的加入量为896mg/L，在常温（20℃）环境且未调节pH值的条件下反应，测得协同作用下不同浓度硫酸铝对维多利亚蓝B的去除效果见表3。

表3协同作用下不同浓度硫酸铝对维多利亚蓝B的去除效果

由表3可知，在常温（20℃）环境且未调节pH值的条件下，当混合液中维多利亚蓝B的加入量为80mg/L，TMT15的加入量为896mg/L，硫酸铝的加入量为25mg/L时，反应在3h左右达到稳定，维多利亚蓝B的去除效率最高（去除率为99.21%）。

四、最佳pH值的选择

本发明选取初始浓度为80mg/L的维多利亚蓝B水溶液为研究对象，采用TMT15和硫酸铝作为去除剂，通过协同作用对维多利亚蓝B进行去除，TMT15的加入量为896mg/L，硫酸铝的加入量为25mg/L，在常温（20℃）条件下反应，测得不同pH值对维多利亚蓝B的去除效果见表4。

表4不同pH值对维多利亚蓝B的去除效果

由表4可知，在常温（20℃）条件下，当混合液中维多利亚蓝B的加入量为80mg/L，TMT15的加入量为896mg/L，硫酸铝的加入量为25mg/L时，反应在1.5h左右达到稳定，调节混合液的pH为10，可使维多利亚蓝B的去除效率达到最高（去除率为99.54%）。

五、最佳反应温度的选择

本发明选取初始浓度为80mg/L的维多利亚蓝B水溶液为研究对象，采用TMT15和硫酸铝作为去除剂，通过协同作用对维多利亚蓝B进行去除，TMT15的加入量为896mg/L，硫酸铝的加入量为25mg/L，在pH值为10的条件下反应，测得不同反应温度对维多利亚蓝B的去除效果见表5。

表5不同反应温度对维多利亚蓝B的去除效果

由表5可知，当混合液中维多利亚蓝B的浓度为80mg/L，TMT15的加入量为896mg/L，硫酸铝的加入量为25mg/L，混合液的pH值为10时，反应在30min左右达到稳定，反应温度在20℃～60℃时，维多利亚蓝B的去除效率均超过99%。

六、总结

本发明经过大量研究发现，TMT15和硫酸铝能够通过协同作用将维多利亚蓝B去除，且去除效率高，去除速度快。此外，本发明针对初始浓度为80mg/L的维多利亚蓝B水溶液进行研究，确定在TMT15的最佳加入量为896mg/L，硫酸铝的最佳加入量为25mg/L，混合液的最佳pH值为10，最佳反应温度为20℃～60℃的条件下，维多利亚蓝B的去除效果高达99%以上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。