利用甲壳胺和海藻酸钠处理染整废水

利用甲壳胺和海藻酸钠处理染整废水

第26卷第5期2005年10月纺　织　学　报JournalofTextileResearchVol.26,No.5Oct.,2005

利用甲壳胺和海藻酸钠处理染整废水

秦益民

(嘉兴学院生化材料研发中心,浙江嘉兴　314001)

摘　要　介绍了联合使用甲壳胺和海藻酸钠处理染整废水的处理方法。在含酸性铬蓝K染料的废水中分别加入甲壳胺和海藻酸钠的水溶液后,把二种溶液混合。由于带正电的甲壳胺和带负电的海藻酸钠相互沉淀而使染料与废水分离。实验结果表明,甲壳胺和海藻酸钠的添加量、添加比例、处理温度、pH值、处理时间等因素对废水脱色均有影响。

关键词　甲壳胺;海藻酸钠;染整废水

中图分类号:X791　　　文献标识码:A　　　文章编号:02532(2Dyeingandfinishingandsodiumalginate

(TheCenter,JiaxingUniversity,Jiaxing,Zhejiang　314001,China)Abstract　Useofandsodiumalginateintreatingeffluentfromdyeingandfinishingprocesswasstudied.ChitosanandsodiumalginatesolutionswereseparatelyaddedintotwosamplesofeffluentcontainingacidchromeblueKdye,followedbymixingtogetherthetwosamples.Sincethepositivelychargedchitosanandnegativelychargedsodiumalginateprecipitatedeach,wastedyewasabsorbedandseparatedfromthesolution.Experimentalresultsshowedthatremovalofwastedyeisaffectedbythedosageofchitosanandsodiumalginate,theratioofchitosantosodiumalginate,treatmenttemperature,pHandtime.Keywords　chitosan;sodiumalginate;dyeingandfinishingeffluent

染整废水处理一般有物化法、化学法和生化

[1]

法。物化法中应用最多的是将活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合,使废水中的污染物质被吸附在多孔物质的表面上或被过滤除去。但是这种传统的工艺成本较高而且效率低。日本京都工艺纤维大学采用了改性纤维素系列的吸附剂,对

[2]

染整废水进行处理后有良好的脱色效果。辽源市科研所研制的VS型离子交换纤维也是一种新型的离子交换材料,具有物理吸附和离子交换功能,有良

[3]

好的脱色功能。

甲壳胺和海藻酸是2种与纤维素结构相似的天

β然高分子材料。甲壳胺的分子结构为(1,4)222胺22

[4]

αD2葡聚糖聚合物,海藻酸是由α2L2甘露糖醛酸(2

β2D2古罗糖醛酸(2D2mannuronicL2guluronicacid)和β

acid)组成的天然高分子共聚物。作为含有氨基和羧酸基团的高分子材料,甲壳胺和海藻酸是良好的

[5～11]

高分子絮凝剂,已被广泛用于废水的处理。

水已有较多的研究并已证明它们良好的絮凝作用和脱色效果。本文采用混合使用甲壳胺和海藻酸钠来处理含染料的废水。

甲壳胺可以被溶解在稀酸水溶液中,溶解后其分子中的—NH2基团在酸性条件下离子化,成为带正电的—NH3。甲壳胺中极性的—OH、—NH2和—NH3基团对溶液中染料有吸附作用。

海藻酸钠是海藻酸的钠盐,它能溶解在水中,溶解后其分子上的—COONa基团在水中离子化而形成带负电的—COO基团。海藻酸钠中极性的—OH、—COO基团对溶液中染料也有吸附作用。

当甲壳胺和海藻酸钠在同一溶液中混合时,带正电的甲壳胺和带负电的海藻酸钠可以形成沉淀,在吸附染料后甲壳胺和海藻酸钠的沉淀物与废水分离,从而起到对废水的脱色净化作用。

--+

+

2　实验部分

本文使用了酸性铬蓝K染料来配制模拟废水。表1为用分光光度计测定不同质量浓度铬蓝K染料

1　处理染整废水的基本原理

文献[6,7,10]对甲壳胺和海藻酸钠处理染整废

作者简介:秦益民(1965-),男,博士。主要研究领域为功能性纤维的研究与开发。

利用甲壳胺和海藻酸钠处理染整废水

8】【13　纺织学报2005年　第5期

表2　甲壳胺和海藻酸钠的添加量对脱色率的影响

溶液的吸光度和透光率。

表1　酸性铬蓝K溶液在不同浓度下的吸光度和透光率

(mg 铬蓝K溶液质量浓度ΠL-1)

112521551020

吸光度

01130125014401781138

透光率Π%

855537174

海藻酸钠

用量ΠmL

012345

甲壳胺用

量ΠmL

012345

吸光度

113801570123011901200123

透光率Π%

42759656360

脱色率Π

%058178313861285158313

甲壳胺和海藻酸钠溶液的质量浓度均为10gΠL。甲壳胺被溶解在1%的醋酸水溶液中,而海

表3　甲壳胺和海藻酸添加比例对脱色效果的影响海藻酸钠

用量ΠmL

01710101010

藻酸钠被溶解在纯水中。

在室温条件下,各取100mL含20mgΠL的酸性铬蓝K染料模拟废水,分别置于2个烧杯中。在一个烧杯中加入一定量的甲壳胺溶液,中加入一定量的海藻酸钠溶液,2溶液相互混合,速度进行搅拌,,,在。后溶液中染料的浓度(C1),脱色率为从溶液中去除的染料占原始浓度(C0)的百分比,即

脱色率=(C0-C1)ΠC0×100%。

甲壳胺用

量ΠmL

01010715521

配比吸光度

1138

脱色率Π

%01310161791420137917861279174210

101∶23∶44∶32∶15∶110∶1

11201115112511100128011901280180

海藻酸钠和甲壳胺比例为1∶1时2种高分子的正负电符互相抵消,形成沉淀的效果最好。当甲壳胺用量高于海藻酸钠时,一部分的甲壳胺由于没有与对应的海藻酸钠形成沉淀而溶解于溶液中。由于甲壳胺带有氨基,并且带有正电荷,对酸性铬蓝K染料有吸附作用。废水中的染料随溶解的甲壳胺保留在溶液中,从而破坏了混合体的脱色效果。

当海藻酸钠用量高于甲壳胺时,带正电荷的甲壳胺在过量的海藻酸钠存在的条件下得到充分的沉淀,甲壳胺分子上的氨基吸附染料,使染料随甲壳胺的沉淀而分离出废水溶液。

313　温度和时间对废水脱色效果的影响

3　结果与分析

尽管文献中对甲壳胺的脱色效果有很多的报道,本文结果表明在酸性铬蓝K染料模拟废水中单独加入甲壳胺和海藻酸钠都没有明显的脱色效果。加入的甲壳胺和海藻酸钠溶液均匀地分散到染料溶液中形成一个透明的溶液。而把2种溶液混合后,由于甲壳胺和海藻酸钠互相沉淀,并吸附染料,可以起到很好的脱色作用。

311　添加量对废水脱色效果的影响

表4显示了在2份100mL含20mgΠL的铬蓝K染料模拟废水中分别加入3mL的10gΠL甲壳胺和海藻酸再混合,然后在不同的温度下脱色的效果。尽管随着温度的升高,脱色率有所增加,但从表4的结果可以看出,由于在沉淀之前甲壳胺、海藻酸钠与染料在溶液状态下有充分的混合,温度对废水脱色效果的影响不大。同样,时间对废水脱色效果也没有大的的影响。

表4　不同温度下的脱色率

处理温度Π℃

30

5080表2显示了在室温条件下,在甲壳胺和海藻酸钠的比例为1∶1时试剂添加量对脱色率的影响。可以看出,随着用量的增加,脱色效果明显改善。在100mL的20mgΠL酸性铬蓝K染料模拟废水中加入3mL的10gΠL的甲壳胺和海藻酸后即可得到8612%的脱色效果。

312　添加比例对废水脱色效果的影响

表3显示了在室温条件下,添加不同比例的甲壳胺和海藻酸钠对脱色效果的影响。在甲壳胺用量高于海藻酸钠时,混合物的脱色效果明显不良。相反,当海藻酸钠用量高于甲壳胺时,混合物有良好的脱色效果,在海藻酸钠和甲壳胺的添加比例为2∶1时的脱色效果最好。

吸光度

0115

01120114透光率Π%

707673脱色率Π%

891191138918314　pH值对絮凝能力的影响

表5显示了在2份100mL含20mgΠL的酸性铬

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2005年　第5期纺织学报9】【13　

蓝K染料模拟废水中分别加入1mL的10gΠL甲壳胺和海藻酸钠混合后再分别加入酸和碱后的脱色效果。脱色率在酸性条件下较好。这是由于在酸性条件下甲壳胺可以得到充分的电离而带正电荷,对染料起良好的絮凝和吸附作用。而在碱性条件下,一方面甲壳胺的电离受到阻止,另一方面海藻酸钠能溶解于碱性的水溶液中,从而减弱了混合物的脱色能力。

表5　不同pH值下甲壳胺和海藻酸钠混合物的脱色效果所加试剂未加醋酸氢氧化钠

试剂量

1mL1g

pH值6413

脱色时间快并能在低温下进行。要使废水充分脱色,海藻酸钠的用量应高于甲壳胺。参考文献:

[1]　王萍.印染废水处理方法的研究进展[J].化工环保,1997,17

(5):273-277.

[2]　杨雄麟.印染废水处理[J].工业水处理,1985,5(1):12-15.[3]　陈欣志.离子交换纤维[J].工业水处理,1989,4(1):27-28.[4]　罗先珍.甲壳素与壳聚糖纤维的制备与应用[J].广西化纤通

讯,1999,(1):23-28.[5]　OnsoyenE.ThickeningandGellingAgentsforFood[M].Glasgow,

UK:BlackieAcademicand,1992.1-23.

[6]　黄惠莉,林文金,陈建新.[J].(179.

[7.[J].应用

吸光度透光率Π%脱色率Π%

015501430180

283815

601168184210

4　结　论

K

,水中分离出来。由于在溶液状态下甲壳胺、海藻酸钠和含有染料的废水混合均匀,把2种液体混合后(上接第136页)

,172)-[8].[J].化学世

,(4):176-179.

[9]　陈天,汪士新.利用壳聚糖为絮凝剂回收工业废水中蛋白质、

染料和重金属离子[J].江苏环境科技,1996,(1):45-46.

[10]　莫健伟.海藻去除水中双偶氮染料机理及重金属离子研究

[J].中国环境科学,1997,17(3):241-243.

[11]　何东保.壳聚糖-海藻酸钠协同相互作用及其凝胶化的研究

[J].武汉大学学报,2002,48(2):193-196.

后,系统首先判断命令需要执行的动作,然后将命令传递给智能风格推理机,推理机搜索风格知识库中匹配的风格规则,调用相应的规则并生成风格款式库,然后调用显示控制机制,根据风格推理机得到的风格款式库中的数据,调用相应的款式部件库中的款式,将其分别显示在用户界面中的结果显示区域中。

为了使用户能够再次设计已完成的服装款式图,系统提供保存功能,将用户设计的服装款式图保存成文件格式。系统还可以将网上最新的服装款式的图像文件转换为系统提供的文件格式,允许用户调出文件,再进行修改。

3　结　论

服装设计的数字化是数字化时代发展的必然趋势,而智能化服装款式设计系统则是解决服装CAD款式设计模块并结合服装专业特色问题的新思路。同时,这也是一个崭新的课题,并无现成模式可循,要进行深入研究和探索,以开发带动技术普及,提升我国服装业的高科技含量。本文从理论研究与实际应用相结合的角度出发,构建了服装款式设计系统的结构,分析了实现智能化人机交互界面的关键问题,建立了款式知识表示模型和款式推理机制,为进一步进行数字化服装设计的研究确立了系统实现的技术路线。

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