活性染料染色代用鹽及染色廢水循環(huán)使用研究.pdf

1、活性染料染色需要加入大量的無機(jī)鹽(氯化鈉或硫酸鈉)促染，因此染色廢水中含有大量無機(jī)鹽。高含鹽量廢水的直接排放對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染嚴(yán)重，廢水中鹽劑的去除難度較大，且處理成本高。科研工作者一直在研究這一棘手的問題。代用鹽是指活性染料染色過程取代氯化鈉和硫酸鈉的新型鹽劑，易于生態(tài)降解，對(duì)環(huán)境污染小。代用鹽種類繁多，目前研究最多的是羧酸鈉鹽，對(duì)其合理配制與使用缺少系統(tǒng)性研究。因此，本論文就羧酸鈉對(duì)活性染料促染機(jī)理及染色廢水的回用進(jìn)行了研究。

2、　　本論文第一部分重點(diǎn)研究了羧酸鈉的促染機(jī)制。首先研究了不同羧酸鈉鹽的陰離子和陽離子的促染性能，并與硫酸鈉和氯化鈉進(jìn)行了比較，其次研究了硫酸鈉和氯化鈉與不同羧酸鈉鹽的復(fù)配效果，最后研究了促染劑中陰離子的促染機(jī)制。結(jié)果表明：陽離子起主要的促染作用，但陰離子對(duì)促染也有一定的影響。甲酸根離子的促染效果優(yōu)于氯離子，硫酸根離子的促染效果略優(yōu)于草酸根離子；在陰離子數(shù)相同的情況下，鈉離子數(shù)越多，促染效果越好；相同質(zhì)量電解質(zhì)促染下，氯化鈉效果最佳。纖維

3、表面的Zeta電位測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了上述結(jié)論。無機(jī)鹽與有機(jī)鹽的復(fù)配可以減少無機(jī)鹽用量，但復(fù)配鹽的促染效果提升不明顯。通過一元羧酸鹽和二元羧酸鹽染色對(duì)比實(shí)驗(yàn)，均發(fā)現(xiàn)鈉離子摩爾濃度相同的情況下，促染效果隨陰離子分子量的增加而增加。從染色效果和鹽用量綜合考慮，草酸鈉和甲酸鈉最適合替代傳統(tǒng)無機(jī)鹽作為促染劑。
　　本論文第二部分研究了羧酸鈉（草酸鈉和甲酸鈉）在活性染料染色中的應(yīng)用。首先研究了碳酸鈉在羧酸鹽促染中的作用，不同電解質(zhì)對(duì)染液最大

4、吸收波長(zhǎng)和非離子表面活性劑濁點(diǎn)的影響，對(duì)不同電解質(zhì)促染的吸盡率曲線進(jìn)行了比較，研究了不同染料用量時(shí)，染色溫度與草酸鈉用量間的關(guān)系。其次研究了電解質(zhì)對(duì)染色織物色牢度及色光的影響。最后研究了甲酸鈉促染下，活性紅3BS對(duì)棉織物的染色動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。結(jié)果表明：草酸鈉對(duì)活性染料的促染與無機(jī)鹽用法相同，需加碳酸鈉固色，且對(duì)織物的色牢度及色光沒有影響。甲酸鈉不影響染料的最大吸收波長(zhǎng)，比硫酸鈉對(duì)非離子表面活性劑濁點(diǎn)的影響小。在吸盡率曲線比較中，甲酸鈉促

5、染的染料吸盡率略低于草酸鈉和硫酸鈉促染，而草酸鈉促染的染料吸盡率均略高于硫酸鈉促染，采用草酸鈉和甲酸鈉對(duì)染料的促染行為與硫酸鈉促染相似。染色動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：甲酸鈉促染的效果與硫酸鈉相當(dāng)。染色熱力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：在甲酸鈉或硫酸鈉的促染下活性染料對(duì)棉纖維的吸附均符合Freundlich吸附等溫線，吸附焓變分別為-9.9685kJ·mol-1和-7.100kJ·mol-1。
　　本論文第三部分研究了羧酸鈉（草酸鈉和甲酸鈉）對(duì)活性紅3BS染液

6、的光催化降解促進(jìn)作用。主要研究了以載銀二氧化鈦為光催化劑的光化學(xué)反應(yīng)中，草酸鈉和甲酸鈉的最佳應(yīng)用條件。在最佳應(yīng)用條件下，對(duì)硫酸鈉系統(tǒng)、草酸鈉-硫酸鈉體系和甲酸鈉-硫酸鈉體系對(duì)活性紅3BS染液光催化降解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示：當(dāng)硫酸鈉與羧酸鈉的質(zhì)量濃度比例為2:1時(shí)，光催化效果最佳；pH值越低，光催化效果越高。在光催化降解條件相同時(shí)，硫酸鈉系統(tǒng)、草酸鈉-硫酸鈉體系和甲酸鈉-硫酸鈉體系對(duì)活性紅3BS染液光催化降解動(dòng)力學(xué)，均為近似負(fù)一級(jí)反

7、應(yīng)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系。在染液初始濃度為200mg/L的條件下，三種體系的光催化反應(yīng)表觀速率常數(shù)分別為0.004min-1、0.087 min-1和0.479 min-1。草酸鈉或甲酸鈉的加入可以極大地提高光催化降解速率。
　　本論文第四部分在分析活性染料染色廢水成份的基礎(chǔ)上，研究了染色廢水脫色處理→深度凈化→pH調(diào)節(jié)→含鹽量測(cè)定→回用染色的鹽污染處理方式，并對(duì)其中脫色劑的篩選及光折射率法對(duì)活性染料染色廢水含鹽量測(cè)試進(jìn)行了重點(diǎn)研究，最后探

8、索了活性染料染色廢水循環(huán)回用染色方法。結(jié)果顯示：爐灰具有良好的脫色效果，效果優(yōu)于草木灰、型煤灰。爐灰經(jīng)過堿改性后還可小幅提升對(duì)活性染料的脫色效果。氫氧化鈣對(duì)活性染料脫色具有廣譜性，脫色時(shí)間短，脫色率高，且處理后廢水中的活性染料被整體去除，基本無染料降解產(chǎn)物殘余。光折射率法適用于鹽含量測(cè)定：在單一鹽的溶液中，鹽度與鹽濃度間存在較好的線性關(guān)系；在混合鹽的溶液中，鹽度具有一定的加和性；染液的色度對(duì)鹽含量測(cè)定影響較小。在活性染料染色廢水循環(huán)回用

9、染色實(shí)驗(yàn)中，染色廢水三次回用對(duì)染色效果無影響。該方法可重復(fù)使用促染鹽，為解決無機(jī)鹽對(duì)環(huán)境的鹽污染問題提供了參考。
　　活性染料染色需要加入大量的無機(jī)鹽(氯化鈉或硫酸鈉)促染，因此染色廢水中含有大量無機(jī)鹽。高含鹽量廢水的直接排放對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染嚴(yán)重，廢水中鹽劑的去除難度較大，且處理成本高。科研工作者一直在研究這一棘手的問題。代用鹽是指活性染料染色過程取代氯化鈉和硫酸鈉的新型鹽劑，易于生態(tài)降解，對(duì)環(huán)境污染小。代用鹽種類繁多，目前研究最

10、多的是羧酸鈉鹽，對(duì)其合理配制與使用缺少系統(tǒng)性研究。因此，本論文就羧酸鈉對(duì)活性染料促染機(jī)理及染色廢水的回用進(jìn)行了研究。
　　本論文第一部分重點(diǎn)研究了羧酸鈉的促染機(jī)制。首先研究了不同羧酸鈉鹽的陰離子和陽離子的促染性能，并與硫酸鈉和氯化鈉進(jìn)行了比較，其次研究了硫酸鈉和氯化鈉與不同羧酸鈉鹽的復(fù)配效果，最后研究了促染劑中陰離子的促染機(jī)制。結(jié)果表明：陽離子起主要的促染作用，但陰離子對(duì)促染也有一定的影響。甲酸根離子的促染效果優(yōu)于氯離子，硫酸根離

11、子的促染效果略優(yōu)于草酸根離子；在陰離子數(shù)相同的情況下，鈉離子數(shù)越多，促染效果越好；相同質(zhì)量電解質(zhì)促染下，氯化鈉效果最佳。纖維表面的Zeta電位測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了上述結(jié)論。無機(jī)鹽與有機(jī)鹽的復(fù)配可以減少無機(jī)鹽用量，但復(fù)配鹽的促染效果提升不明顯。通過一元羧酸鹽和二元羧酸鹽染色對(duì)比實(shí)驗(yàn)，均發(fā)現(xiàn)鈉離子摩爾濃度相同的情況下，促染效果隨陰離子分子量的增加而增加。從染色效果和鹽用量綜合考慮，草酸鈉和甲酸鈉最適合替代傳統(tǒng)無機(jī)鹽作為促染劑。
　　本

12、論文第二部分研究了羧酸鈉（草酸鈉和甲酸鈉）在活性染料染色中的應(yīng)用。首先研究了碳酸鈉在羧酸鹽促染中的作用，不同電解質(zhì)對(duì)染液最大吸收波長(zhǎng)和非離子表面活性劑濁點(diǎn)的影響，對(duì)不同電解質(zhì)促染的吸盡率曲線進(jìn)行了比較，研究了不同染料用量時(shí)，染色溫度與草酸鈉用量間的關(guān)系。其次研究了電解質(zhì)對(duì)染色織物色牢度及色光的影響。最后研究了甲酸鈉促染下，活性紅3BS對(duì)棉織物的染色動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。結(jié)果表明：草酸鈉對(duì)活性染料的促染與無機(jī)鹽用法相同，需加碳酸鈉固色，且對(duì)織物

13、的色牢度及色光沒有影響。甲酸鈉不影響染料的最大吸收波長(zhǎng)，比硫酸鈉對(duì)非離子表面活性劑濁點(diǎn)的影響小。在吸盡率曲線比較中，甲酸鈉促染的染料吸盡率略低于草酸鈉和硫酸鈉促染，而草酸鈉促染的染料吸盡率均略高于硫酸鈉促染，采用草酸鈉和甲酸鈉對(duì)染料的促染行為與硫酸鈉促染相似。染色動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：甲酸鈉促染的效果與硫酸鈉相當(dāng)。染色熱力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：在甲酸鈉或硫酸鈉的促染下活性染料對(duì)棉纖維的吸附均符合Freundlich吸附等溫線，吸附焓變分別為-9.968

14、5kJ·mol-1和-7.100kJ·mol-1。
　　本論文第三部分研究了羧酸鈉（草酸鈉和甲酸鈉）對(duì)活性紅3BS染液的光催化降解促進(jìn)作用。主要研究了以載銀二氧化鈦為光催化劑的光化學(xué)反應(yīng)中，草酸鈉和甲酸鈉的最佳應(yīng)用條件。在最佳應(yīng)用條件下，對(duì)硫酸鈉系統(tǒng)、草酸鈉-硫酸鈉體系和甲酸鈉-硫酸鈉體系對(duì)活性紅3BS染液光催化降解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示：當(dāng)硫酸鈉與羧酸鈉的質(zhì)量濃度比例為2:1時(shí)，光催化效果最佳；pH值越低，光催化效果越高。在

15、光催化降解條件相同時(shí)，硫酸鈉系統(tǒng)、草酸鈉-硫酸鈉體系和甲酸鈉-硫酸鈉體系對(duì)活性紅3BS染液光催化降解動(dòng)力學(xué)，均為近似負(fù)一級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系。在染液初始濃度為200mg/L的條件下，三種體系的光催化反應(yīng)表觀速率常數(shù)分別為0.004min-1、0.087 min-1和0.479 min-1。草酸鈉或甲酸鈉的加入可以極大地提高光催化降解速率。
　　本論文第四部分在分析活性染料染色廢水成份的基礎(chǔ)上，研究了染色廢水脫色處理→深度凈化→pH調(diào)

16、節(jié)→含鹽量測(cè)定→回用染色的鹽污染處理方式，并對(duì)其中脫色劑的篩選及光折射率法對(duì)活性染料染色廢水含鹽量測(cè)試進(jìn)行了重點(diǎn)研究，最后探索了活性染料染色廢水循環(huán)回用染色方法。結(jié)果顯示：爐灰具有良好的脫色效果，效果優(yōu)于草木灰、型煤灰。爐灰經(jīng)過堿改性后還可小幅提升對(duì)活性染料的脫色效果。氫氧化鈣對(duì)活性染料脫色具有廣譜性，脫色時(shí)間短，脫色率高，且處理后廢水中的活性染料被整體去除，基本無染料降解產(chǎn)物殘余。光折射率法適用于鹽含量測(cè)定：在單一鹽的溶液中，鹽度與鹽