【竹基碳去除典型染料廢水探究10000字（論文）】

竹基碳去除典型染料廢水研究目錄TOC\o"1-2"\h\u28910竹基碳去除典型染料廢水研究 14424摘要 3277681.緒論 3231311.1前言 3191031.2研究項(xiàng)目的背景、意義、應(yīng)用前景 3199401.3國內(nèi)外研究概況 572071.4研究路線 6177232．實(shí)驗(yàn)材料與儀器 7173212.1實(shí)驗(yàn)原料 7184892.2主要試劑和儀器設(shè)備 7276903.竹基碳的制備 861184.預(yù)實(shí)驗(yàn) 822295．竹基碳吸附狀況的測定 974076．結(jié)果分析 12153526.1竹基碳的制備 12317306.2預(yù)實(shí)驗(yàn) 14108666.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 15170466.4模擬染料廢水的pH值對竹基碳吸附的影響 166246.5吸附動力學(xué)實(shí)驗(yàn) 1842226.6等溫吸附實(shí)驗(yàn) 2026116.7環(huán)境影響因子對竹基碳吸附的影響 21193067.結(jié)論 2428400參考文獻(xiàn) 25摘要通過竹基碳對含典型的模擬廢水的吸附的狀況來探討竹基碳吸附的最佳的條件，并利用在此過程中計(jì)算得到的吸附量和去除率,來評價(jià)竹基碳的吸附性能。找尋最佳的吸附條件和吸附劑種類，利用吸附動力學(xué)，吸附等溫線實(shí)驗(yàn)確定去除染料的平衡時(shí)間及最大吸附量，為水中有相似結(jié)構(gòu)物質(zhì)的去除提供依據(jù)。結(jié)果顯示：竹基碳吸附模擬染料的最佳pH值是5，符合二級動力學(xué)模型,平衡吸附量為79.0514mg/g，符合Langmuir吸附模型，飽和吸附量為183.1502mg/g。在有環(huán)境影響因子鉀離子和鈉離子時(shí)，會增加竹基碳的吸附量和提高竹基碳的去除率，明顯提升了竹基碳吸附模擬染料的吸附性能。關(guān)鍵詞：竹基碳，吸附，最佳條件，吸附性能。1.緒論1.1前言染料廢水是廢水處理類問題中最棘手的，不僅是因?yàn)槠渚薮蟮呐欧帕?，而且還有其他難處理的特點(diǎn)。導(dǎo)致染料廢水的處理工作難度大，處理步驟復(fù)雜，且因?yàn)橛卸镜奶匦?，環(huán)境有被持續(xù)性污染的可能，所以需要新的方法來在能處理的前提下，做到速度快，效果好，節(jié)約。竹屬植物在我國分布廣泛，品種多，是一種速生可循環(huán)利用的資源。竹基碳是選取常見竹屬植物的莖干，在管式爐高溫氛圍下蒸干水分得到的高度富集的碳類物質(zhì)。碳類物質(zhì)有穩(wěn)定性好，耐熱等優(yōu)點(diǎn)。在吸附，催化，儲存能量等方面有重要的應(yīng)用。近年來所常用到的幾種處理染料廢水的方法，都是局限在效果與成本的平衡之間，難以兼顧。而竹基碳在處理染料廢水中的應(yīng)用，為兼顧效果與成本，提供了新的思路。1.2研究項(xiàng)目的背景、意義、應(yīng)用前景1.2.1研究項(xiàng)目的背景、意義隨著改革開放以來，我國的印染行業(yè)迎來了跨越式的發(fā)展，連續(xù)10年已經(jīng)占據(jù)全球紡織品出口的三分之一，這個(gè)數(shù)字還在進(jìn)一步攀升，由于競爭力強(qiáng)，行業(yè)規(guī)模和經(jīng)濟(jì)效益提升明顯，我國成為紡織行業(yè)收益最大的國家之一，國際貿(mào)易中地位逐年升高。在巨大進(jìn)步中也浮現(xiàn)了一些問題；(1）由于產(chǎn)業(yè)分布集中，紡織企業(yè)數(shù)量龐大，我國污水排放量與國外相比達(dá)到驚人的4倍多，耗能達(dá)到5倍多[1]，重污染，大量排放，是廢水污染的主要推手。(2)隨著科技的進(jìn)步，印染行業(yè)原材料已經(jīng)有數(shù)十萬之多，還有為了改良產(chǎn)品在其中添加的物質(zhì)使廢水溶液也產(chǎn)生了抗氧化，抗生物降解，抗光解，加劇了難脫色的現(xiàn)象，導(dǎo)致以前的處理方法也已經(jīng)不適用于現(xiàn)狀。(3)新助劑的出現(xiàn)使廢水中出現(xiàn)了大量難處理的大分子物質(zhì)，處理難度變大，原有的方法很難適用。(4)廢水水質(zhì)波動大，因?yàn)楫a(chǎn)品的不同導(dǎo)致其中添加的物質(zhì)的質(zhì)量和濃度在不斷變化，難以系統(tǒng)，全面的監(jiān)測。綜上由于印染廢水排放量大，印染廢水中各物質(zhì)混雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。以往所用的方法適用性變小，因此，研究新型染料廢水處理工藝技術(shù)是非常有意義的。印染廢水中的污染物質(zhì)來源主要包括兩個(gè)方面；1、原料中含有的污染物2、生產(chǎn)過程中添加的助劑中所含的對環(huán)境不友好的物質(zhì)，如滲透劑、洗滌劑、勻染劑等。而且由于生產(chǎn)過程中反應(yīng)不完全，少量污染物直接排入環(huán)境中，導(dǎo)致化學(xué)需氧量降低，造成危害。因?yàn)橛∪竟I(yè)制造復(fù)雜，不同產(chǎn)線下的廢水往往集中排放，生產(chǎn)過程中副反應(yīng)的發(fā)生等原因?qū)е聫U水具有以下特點(diǎn)；(1)色度高，因?yàn)橛∪拘袠I(yè)大部分操作都是與染色直接相關(guān)，各種顯色基團(tuán)，使印染廢水呈現(xiàn)高色度。(2)含鹽量大,印染過程中發(fā)生的氧化還原等反應(yīng)時(shí)也伴隨著副反應(yīng)發(fā)生，釋放出各種類的鹽。增加了處理難度。(3)有毒，部分廢水含有有毒物質(zhì)如六價(jià)鉻、苯胺類染料。對水質(zhì)和水生生物的威脅是直接且致命的。(4)成分復(fù)雜，可生化性差[2]，印染廢水大部分呈堿性，除含大量的酸或堿，還有助劑都大量使用，使廢水難以通過生物降解來處理，導(dǎo)致其生化性差。由于印染廢水的特性導(dǎo)致傳統(tǒng)方法處理難度大，處理不徹底。而國家也在現(xiàn)有的紡織產(chǎn)業(yè)布局中提出了向質(zhì)量效益型增長，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高印染行業(yè)門檻，淘汰不滿足清潔生產(chǎn)的企業(yè)的要求生態(tài)環(huán)境惡化趨勢從根本上扭轉(zhuǎn)[3]，因此，摸索簡單，高效的處理方法是積極且必要的。1.2.2研究項(xiàng)目應(yīng)用前景印染廢水有色度高，含鹽量大，有毒，可生化性差四個(gè)特性[4]，致使傳統(tǒng)方法處理時(shí)會面臨處理效率低，沒有經(jīng)濟(jì)效益，會產(chǎn)生其他產(chǎn)物等問題。而我國從改革開放以來實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)騰飛實(shí)現(xiàn)是以環(huán)境為代價(jià)的粗放型經(jīng)濟(jì)，其產(chǎn)生的主要危害如下；印染廢水最明顯的是高色度，印染廢水覆蓋在水體上，導(dǎo)致陽光無法照射到下層水域，消耗水體中的氧氣，影響水中生物的生長。破壞了水下生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)。印染廢水大多是芳香族的化合物，其中大量含有芳香族胺類，聯(lián)苯等多苯環(huán)取代化合物，是國際上公認(rèn)的致癌，致畸性的化合物。能對被污染者造成不可逆的創(chuàng)傷。印染廢水中含有的鉻，鎳，鐵等的重金屬[5]，因其無法被環(huán)境自然分解，通過食物鏈富集在生物體體中造成慢性中毒。染料廢水含有的各種類的化合物，一種或幾種處理方法很難徹底的消除污染，這就導(dǎo)致在經(jīng)過處理的廢水仍有一定的危害性，在不經(jīng)意間引起水資源的污染。因此，我國提出了以一貫之高度重視生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。全國生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)上下齊心、真抓實(shí)干，更加牢固樹立綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持方向不變、力度不減，突出精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污，堅(jiān)決打贏打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，決戰(zhàn)決勝全面建成小康社會生態(tài)環(huán)境目標(biāo)任務(wù)[6]。我們國家將環(huán)境保護(hù)納入國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展計(jì)劃，針對復(fù)雜且危害性大的染料廢水的處理，如何凈化與利用，已經(jīng)成為迫在眉睫的問題和發(fā)展機(jī)遇。1.3國內(nèi)外研究概況我國在面對印染行業(yè)的快速發(fā)展以及其產(chǎn)生的影響，為謀求可持續(xù)發(fā)展的規(guī)劃，對印染企業(yè)排放污水做出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對印染廢水中的色度，有機(jī)物的含量做出了明確的標(biāo)準(zhǔn)[7]，紡織染整工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（1992）是國家對于印染廢水排放做出的整體規(guī)范，達(dá)到三級標(biāo)準(zhǔn)的處理印染污水可排入設(shè)置有三級污水處理廠的城鎮(zhèn)下水管道。國內(nèi)外污水處理的方法主要有物理，生物和化學(xué)處理三大類方法[8]；（一）物理法主要是通過物理的手段減少印染廢水中有害或者重色度的物質(zhì)，如：吸附法利用材料多孔的性質(zhì)，使被去除物能有一定程度的富集，有的材料在經(jīng)歷一定的工序之后使材料又能被重新利用。但考慮在實(shí)際應(yīng)用中，物理法對一些物質(zhì)達(dá)不到吸附要求，耗時(shí)長，吸附材料的制備繁瑣。膜分離法[9]，是指借助具有高選擇透過性的薄膜在分子水平上實(shí)現(xiàn)選擇性分離，分離效率高，但由于是只對一種或幾種物質(zhì)能起到分離作用，再加上技術(shù)不成熟，導(dǎo)致其成本過高。實(shí)際生活中難以大量推廣。（二）生物法主要是通過微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物來氧化或還原印染廢水中的不飽和鍵，使其分子鏈分?jǐn)嗔眩_(dá)到去除污染或淡化色度的目的。包括好氧生物技術(shù)處理和厭氧生物處理技術(shù)，好氧和厭氧生物處理技術(shù)結(jié)合，前兩種方法在在處理方面互補(bǔ)出現(xiàn)了第三種方法，它既能提高可生化性也在色度處理方面有良好的表現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)染料廢水的徹底礦化[10]。（三）化學(xué)法，化學(xué)氧化法的原理是添加的氧化劑與廢水中的還原性大分子有機(jī)物反應(yīng)[11]在通過一系列的化學(xué)氧化反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)印染廢水之間的化學(xué)鍵斷裂，使色度變淺。其中化學(xué)氧化和電化學(xué)氧化分別是由氧化劑的氧化性和電極上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。徐錫彪等[12]采用ClO2催化氧化染料廢水，實(shí)現(xiàn)了良好的效果，但這種方法在實(shí)際運(yùn)用中會產(chǎn)生有害物質(zhì)。而電化學(xué)氧化若有適宜的電極，操作簡便的同時(shí)效率還高。因此各種方法在面對處理染料廢水的吸附時(shí)，很兼顧到全面，節(jié)約成本，處理效率高等因素，所以應(yīng)用一些自身價(jià)值不大或者是取自環(huán)鏡而不會對生態(tài)造成影響的物質(zhì)，能高效解決印染廢水一個(gè)維度的問題，也不失為一種高性價(jià)比的選擇。陳凱偉等[13]利用紅色百香果皮對染料廢水中的典型染料的去除也有比較理想的結(jié)果，得出了可以用果皮來降低染料色度的的結(jié)論。1.4研究路線1.取樣：取普通干燥的竹節(jié)2.粉碎：用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎成竹絲3.制備：將竹絲放入管式爐中，通氮?dú)?5分鐘，調(diào)節(jié)流量計(jì)為20mL/min。高溫900度保持2個(gè)小時(shí)，在管式爐自然降溫到60度時(shí)，得到黑色細(xì)絲狀的竹基碳。4.預(yù)實(shí)驗(yàn)：配置亞甲基藍(lán)，橙黃Ⅱ，羅丹紅三種模擬染料液。取相同重量的材料，每隔3小時(shí)取樣。測量樣品的吸光度，找出有最大吸光度的波長，根據(jù)數(shù)據(jù)直觀了解吸附狀況，挑選吸附效率高的染料進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。5.探究吸附最佳條件：探究在不同pH值下竹基碳的吸附效果。6.探究最大吸附量及平衡吸附量：選用吸附效果最佳的染料，做動力學(xué)實(shí)驗(yàn)和吸附等溫線實(shí)驗(yàn)來探究吸附量最大值和平衡吸附量。7.探究環(huán)境影響因子對竹基碳吸附的影響竹節(jié)竹節(jié)粉碎粉碎制備制備預(yù)實(shí)驗(yàn)預(yù)實(shí)驗(yàn)等溫吸附實(shí)驗(yàn)吸附動力學(xué)環(huán)境影響因子pH實(shí)驗(yàn)等溫吸附實(shí)驗(yàn)吸附動力學(xué)環(huán)境影響因子pH實(shí)驗(yàn)最佳條件下竹基碳模擬吸附染料的性能最佳條件下竹基碳模擬吸附染料的性能圖2竹基碳的制備及其去除染料廢水的研究過程Fig.2.Preparationofbamboo-basedcarbonanditsresearchprocessforremovalofdyewastewater2．實(shí)驗(yàn)材料與儀器2.1實(shí)驗(yàn)原料竹節(jié)，普通的竹屬植物的莖段，為實(shí)驗(yàn)提供碳源[14]。2.2主要試劑和儀器設(shè)備2.2.1主要試劑表1主要試劑Table1Mainreagents試劑名稱品格生產(chǎn)廠家亞甲基藍(lán)AR天津河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠橙黃ⅡAR上海阿拉丁生化科技股份有限公司羅丹明BAR上海阿拉丁生化科技股份有限公司鹽酸AR姜堰億鑫化工有限公司氫氧化鈉AR南京化學(xué)試劑股份有限公司氯化鈉AR天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠氯化鉀AR天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠2.2.2主要儀器設(shè)備表2主要儀器Table2maininstruments名稱型號生產(chǎn)公司管式爐SG-XL1600型鄭州宏朗儀器設(shè)備有限公司搖床WS-600型邁普精醫(yī)科技（北京）有限公司超聲波清洗器KQ—500B昆山市超聲儀器有限公司紫外-可見分光光度計(jì)UV－3600PIus型日本島津公司電子天平AUW120型島津菲律賓工廠恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG－9070B天津市華鑫儀器廠高速離心機(jī)5418R艾木德生命科學(xué)公司3.竹基碳的制備用干燥的竹節(jié)，刮去竹節(jié)表面黑色的附著物，用粉碎機(jī)粉碎成細(xì)小的竹絲。將準(zhǔn)備好的竹絲平鋪均勻展開在反應(yīng)皿中，將反應(yīng)皿放入管式爐中，先通入氮?dú)庥脕砼懦軞ぶ械钠渌麣怏w，15分鐘后調(diào)節(jié)氣閥流量為20mL/min。設(shè)置溫度，等88分鐘使管式爐溫度升至900度，在900度下保持兩個(gè)小時(shí)，讓產(chǎn)物充分燃燒反應(yīng)，等反應(yīng)完全以后讓管式爐自然降溫至60度以下，取出反應(yīng)釜，得到黑色絲狀的竹基碳固體。貼標(biāo)簽，保存于干燥的地方備用。4.預(yù)實(shí)驗(yàn)為了對比竹基碳對三種染料的吸附狀況，在室溫條件，pH為5的條件下進(jìn)行。取樣時(shí)，用一次性針管取樣，加入高速離心機(jī)離心后取上清液。用實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)標(biāo)定過的鹽酸和氫氧化鈉，在pH計(jì)調(diào)制pH等于5的純水備用，稱取每種染料10mg。因?yàn)?0mg數(shù)值過小，在稱取時(shí)先取一段錫箔紙，在電子天平上稱出錫箔紙的重量，加上10mg即為稱取的目標(biāo)量，用小燒杯取少量pH等于5的純水溶解染料，將溶解的染料加入容量瓶中，定容到100mL，搖晃均勻，即配置得到100mg/L的染料溶液原液。本次實(shí)驗(yàn)所用的10mg/L的染料由配置好的高濃度溶液稀釋使用。各量取2mL100mg/L的染料溶液，加入18mL，pH等于5純水配置成10mg/L的三種染料液各20mL。放入稱量好的染料,得到了橙黃色，深藍(lán)色，紅色的橙黃Ⅱ，亞甲基藍(lán)，羅丹明B溶液，取樣后各放入5mg竹基碳，用錫膜封好口。調(diào)節(jié)恒溫?fù)u床溫度為25℃，轉(zhuǎn)速250r/min，進(jìn)行震蕩，使其能充分吸附。分別在3h，9h，24h取樣。用紫外可見分光光度計(jì)測量樣品的吸光度，得到測量吸光度最大的樣品波長，作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)測量的吸光度的依據(jù)，比較吸光度的變化程度和24h后的吸光度，選擇竹基碳吸附效果好的竹基碳進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。5．竹基碳吸附狀況的測定5.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制確定在染料的pH值對竹基碳吸附實(shí)驗(yàn)中效率最高的染料pH值，在電子天平上稱取10mg染料，加入100mL加入對染料吸附效率最高的染料pH值的純水，配置10mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。5.1.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制方法從配好的兩種染料標(biāo)準(zhǔn)溶液中準(zhǔn)確量取分別為，0.25mL，0.5mL，1mL，2mL，2.5mL，4mL，10mL錐形瓶中，用量桶準(zhǔn)確量取，依次加入合適pH值的純水稀釋到10mL，靜置，混勻。用移液槍依次分別吸取2mL做樣品，利用紫外可見分光光度計(jì)在最大波長處測定吸光度值。然后再以測得的吸光度的值作為縱坐標(biāo)，染料溶液的濃度作為橫坐標(biāo)，各繪制兩種染料溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線。5.1.2樣品含量的測定測定其吸光度值。最后將所得到的吸光度值代入Excel線性方程當(dāng)中得出斜率k，添加趨勢線得到擬合度R2，計(jì)算得出竹基碳吸附模擬染料廢水的濃度。 C=(A+k)÷R2式中：C：染料被吸附后的濃度，mg/L；A：吸光度；K：斜率；R2：擬合度；5.2典型染料廢水的pH值對竹基碳吸附的影響選用在預(yù)實(shí)驗(yàn)中吸附效率高的兩種染料溶液探究模擬染料廢水的pH值對竹基碳的吸附效率的影響5.2.1不同pH值染料廢水的配置配置pH等于3，5，7，9的純水各500mL備用，準(zhǔn)備16個(gè)錐形瓶作對照實(shí)驗(yàn)，從兩種吸附效果好的染料即100mg/L的原液中取10mL染料溶液精確加入90mLpH為3，5，7，9的純水容量瓶中，搖晃均勻，靜置。各取30mL溶液加入1-8號錐形瓶中，將另外準(zhǔn)備的9-16號錐形瓶中依次加入配置好的不同pH值的染料液，做平行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)溶液配好以后，用移液槍留取2mL做0h的樣品。給實(shí)驗(yàn)組和對照組都加入5mg材料，放入恒溫?fù)u床中充分搖晃，加速反應(yīng)。隔12h取樣,用移液槍取上清液，放入2mL取樣管中，把有樣品取樣管放入離心機(jī)，擰好離心機(jī)的保護(hù)蓋，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，離心三分鐘，用針管取上清液，裝入新的取樣管中。在電腦是找到測量軟件，設(shè)定好參數(shù)，比色皿中放入純凈水做參照，設(shè)置好波長在范圍內(nèi)掃描基線。換掉位一號位的比色皿，用純水沖洗3次放入樣品，設(shè)置到點(diǎn)測量，得到數(shù)據(jù)，記錄平均值。如果測量數(shù)據(jù)大于1，要稀釋樣品。5.2.2樣品的測定實(shí)驗(yàn)通過測量吸光度值來確定吸附量，用下式來計(jì)算：q=V（C-C0）／m其中：q：吸附量，mg/g；V：溶液的體積，L;C：模擬染料的初始濃度，mg/L;C0：某一時(shí)刻模擬染料被吸附后的濃度，mg/L；實(shí)驗(yàn)通過測量吸光度來計(jì)算去除率，用下式計(jì)算:Q=(C-Ct)*100/C其中：Q：去除率；C：模擬染料初始濃度，mg/L；Qt：t時(shí)刻模擬染料的濃度，mg/L；5.3.吸附動力學(xué)實(shí)驗(yàn)5.3.1模擬典型染料廢水溶液的配制準(zhǔn)備兩組，分別取兩種染料各10mL原液染料在100mL容量瓶中，精確加pH=5水至刻度線，搖晃均勻，靜置。取90mL配置好的染料與錐形瓶中，分組標(biāo)號。加入15mg竹基碳分別在30min，1h，3h，6h，12h五個(gè)時(shí)刻取樣，離心分離取上清液在測量吸光度值。5.3.2樣品含量的測定對竹基碳的吸附擬采用一級動力學(xué)模擬其去吸附狀況：In（qe-qt）=Inqe-k1t式中：qe：平衡吸附量，mg/g；qt：t時(shí)刻吸附量，mg/g；k1：準(zhǔn)一級吸附速率常數(shù)，min-1；t：時(shí)間，min；若一級動力學(xué)擬合不佳，可以擬二級動力學(xué)方程[15]：t/qt=1/k2qe2+1/qet式中：k2：準(zhǔn)二級吸附常數(shù)，g.mg-1.min-1；qt：t時(shí)刻的吸附量，mg/g；qe：平衡時(shí)刻吸附量，mg/g；t：時(shí)間，min；5.4等溫吸附實(shí)驗(yàn)5.4.1模擬典型染料廢水的配制挑選在等溫吸附實(shí)驗(yàn)中，竹基碳吸附效果好的模擬染料溶液。取100mg/L的原液染料各20mL，50mL，80mL兩組于容量瓶中，加pH=5的純水至刻度線，搖晃均勻，靜置，準(zhǔn)確量取24mL備用。取兩組100mg/L的原液染料24mL備用，另稱取12mg染料，配置為120mg/L的染料液，形成20mg/L，50mg/L，80mg/L，100mg/L，120mg/L濃度梯度。取上述溶液各2mL做0時(shí)刻樣品，貼好標(biāo)簽，放進(jìn)冰箱低溫保存。隔12小時(shí)后，再次取樣測量吸光度值。5.4.2樣品含量的測定在得到等溫模擬吸附的數(shù)據(jù)后，用Origin來模擬竹基碳吸附亞甲基藍(lán)是否符合以下模型：Freundlich吸附模型：Inqe=InKf+1/nInCe[16]式中：qe：平衡吸附量，mg/g；Ce：平衡濃度，mg/L；Kf：單位濃度吸附量，mg/g；Langmuir吸附模型：Ce/qe=Ce/qe+1/qmKL[17]式中：qe：平衡吸附量，mg/g；Ce：平衡濃度，mg/L；qm：飽和吸附量，mg/g；KL：單層最大吸附量，mg/g；5.5環(huán)境影響因子對竹基碳吸附的影響考慮到竹基碳在實(shí)際應(yīng)用中，染料廢水大都含有其他的離子，當(dāng)有其他離子時(shí)，竹基碳的吸附時(shí)是否會受其他離子的影響而產(chǎn)生吸附量的變化，因此，在加入常見的鈉離子和鉀離子，當(dāng)染料溶液摩爾濃度相同時(shí)，是否會改變竹基碳的吸附量變化?當(dāng)摩爾濃度比例變?yōu)槿兜臅r(shí)候，竹基碳的吸附效果的改變會不會更加明顯?5.5.1環(huán)境影響因子試劑的配制實(shí)驗(yàn)所用的染料溶液是10mg/L，所對應(yīng)的摩爾濃度是26.74mmoL/L，與之相對鈉離子和鉀離子質(zhì)量太小所以染料的摩爾濃度擴(kuò)大五倍處理，為133.7mmoL/L，對應(yīng)的染料濃度為50mg/L，根據(jù)濃度稀釋原則，取10毫升加入40mL的溶液中就能保證濃度不變。配置好溶液，待用。在整個(gè)質(zhì)量為1升的情況下，擴(kuò)大五倍相對應(yīng)的氯化鈉，氯化鉀的質(zhì)量為7.8134mg，9.9673mg。在配置溶液時(shí)為避免浪費(fèi)兩種物質(zhì)質(zhì)量減半配500mL備用。摩爾濃度相等時(shí)，取氯化鈉溶液，氯化鉀溶液各10mL分別加入裝有10mL染料溶液的錐形瓶，準(zhǔn)確加入pH=5的純水30mL。分裝在2個(gè)20mL的錐型瓶里，從其中的10mL中取2mL做0時(shí)刻的樣品。3倍的摩爾濃度時(shí)，在兩個(gè)錐形瓶中氯化鈉和氯化鉀各取30mL，加入10mL染料溶液再加入10mLpH值為5的純水配制而成，依照摩爾濃度相同的方式分裝，取樣。12小時(shí)后取樣，用紫外分光光度計(jì)測量吸光度值。5.5.2樣品含量的測定得到數(shù)據(jù)后計(jì)算濃度，在由濃度計(jì)算兩組平行實(shí)驗(yàn)的吸附量和去除率，同5.1.2的計(jì)算方法。然后計(jì)算其平均值和絕對誤差，將吸附量和絕對誤差及去除率和絕對誤差以直觀的方式呈現(xiàn)出來。6．結(jié)果分析6.1竹基碳的制備由3所示的方法制備竹基碳，在制取前稱量好金屬反應(yīng)皿的重要，在制取后稱取反應(yīng)皿和竹基碳的質(zhì)量，來計(jì)算整個(gè)制備過程得到的竹基碳的重量，為后續(xù)的探究實(shí)驗(yàn)提供反應(yīng)材料。表3竹基碳的制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.3Experimentalresultsofpreparationofbamboo-basedcarbon1號反應(yīng)皿2號反應(yīng)皿3號反應(yīng)皿反應(yīng)前的重量（g）60.8559.6545.22反應(yīng)后的重量（g）66.9165.5363.14竹基碳的質(zhì)量（g）6.065.888.92得到黑色細(xì)絨狀的高溫氛圍產(chǎn)物，如表3所示，3個(gè)反應(yīng)皿總共制得竹基碳20.86g，制得的竹基碳能滿足后續(xù)實(shí)驗(yàn)的用量，得到的竹基碳無雜質(zhì)，為下一步實(shí)驗(yàn)的打下了良好的基礎(chǔ)。6.2預(yù)實(shí)驗(yàn)按照預(yù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法，對三種模擬染料進(jìn)行探索性的實(shí)驗(yàn)，主要觀察竹基碳是否能吸附其中的一種或多種，以及對三種染料吸附的效率進(jìn)行簡單比較，選擇吸附效果好的模擬染料繼續(xù)進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。預(yù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如表4：表4預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table4Pre-experimentresults染料種類取樣時(shí)間0h3h9h24h橙黃Ⅱ0.9360.1470.0970.008羅丹明B0.8030.6520.6110.523亞甲基藍(lán)0.9230.1100.0040.001如圖所示，在3小時(shí)后，三種模擬染料廢水均有吸光度減小，被吸附的現(xiàn)象。在9小時(shí)后這種趨勢更加明顯，說明竹基碳對三種染料均有吸附作用。至24小時(shí)后橙黃Ⅱ與亞甲基蘭均接近于參照物水，而對羅丹明B的吸附任停留在一定濃度，相比較而言竹基碳對橙黃Ⅱ，亞甲基藍(lán)的吸附效果更好。所以后續(xù)實(shí)驗(yàn)圍繞竹基碳對橙黃Ⅱ和亞甲基蘭兩種模擬染料的吸附中展開。

6.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制按照5.1的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將所得到數(shù)據(jù)制成亞甲基藍(lán)，橙黃Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)曲線[18]，如圖2，圖3所示：圖1亞甲基蘭的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1Thestandardcurveofmethyleneblue由圖1可知，在660nm處，亞甲基藍(lán)濃度在2-10mg/L的范圍下，亞甲基藍(lán)與吸光度值呈現(xiàn)線性關(guān)系。擬合的方程為y=0.097x+0.0554,相關(guān)系數(shù)R2的值為R2=0.9963，R2的值接近于1，有較高的擬合度。圖2橙黃Ⅱ的標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure2ThestandardcurveoforangeⅡ由圖2可知，在480nm處，橙黃Ⅱ濃度在2-10mg/L的范圍下，橙黃Ⅱ與吸光度值呈現(xiàn)線性關(guān)系。擬合的方程為y=0.0477x-0.0048,相關(guān)系數(shù)R2的值為R2=0.9892，R2的值接近于1，有較高的擬合度。6.4模擬染料廢水的pH值對竹基碳吸附的影響按照5.2的方法配制溶液并且測得數(shù)據(jù)，將測的數(shù)據(jù)按5.2的要求處理，制得的圖表如下:圖3不同pH值下竹基碳對橙黃Ⅱ吸附量Fig.3Adsorptioncapacityofbamboo-basedcarbononorangeⅡatdifferentpHvalues圖4不同pH值下竹基碳對橙黃Ⅱ去除率Fig.4RemovalrateoforangeⅡbybamboo-basedcarbonatdifferentpHvalues如圖3，圖4所示，在不同的染料pH下，橙黃Ⅱ的吸附率和去除率均在pH=5的時(shí)候，吸附量為54.59mg/g去除率高達(dá)94.9%達(dá)到最高。這說明同一條件下，已有的幾個(gè)pH值中，在pH=5的時(shí)候，竹基碳對橙黃Ⅱ的吸附效果最好。后續(xù)對橙黃Ⅱ的吸附實(shí)驗(yàn)應(yīng)在pH最佳為5的條件進(jìn)行。圖5不同pH值下竹基碳對亞甲基藍(lán)的吸附量Fig.5Adsorptioncapacityofbamboo-basedcarbononmethyleneblueatdifferentpHvalues圖6不同pH值下竹基碳對亞甲基藍(lán)的去除率Fig.6Removalefficiencyofmethylenebluebybamboo-basedcarbonatdifferentpHvalues如圖5，圖6所示，亞甲基藍(lán)在pH值為3，5，7，9時(shí)，在pH為5的時(shí)候有相比較大的吸附量和去除率。吸附量達(dá)到了112.52mg/g，去除率98.12%。竹基碳對亞甲基藍(lán)的吸附和去除率都普遍偏高，說明竹基碳吸附亞甲基蘭有很高的效率。后續(xù)對亞甲基藍(lán)的吸附實(shí)驗(yàn)應(yīng)在pH=5的條件下進(jìn)行。表5不同pH下染料的吸附量及去除率Fig.6Removalefficiencyofmethylenebluebybamboo-basedcarbonatdifferentpHvalues類別pH=3pH=5pH=7pH=9橙黃Ⅱ的吸附量（mg/g）108.87112.52105.40109.05橙黃Ⅱ的去除率（%）92.1798.1291.7191.30亞甲基藍(lán)的吸附量（mg/g）47.0456.4247.1140.13亞甲基藍(lán)的去除率（%）86.2494.0682.4473.37如表5所示，在PH實(shí)驗(yàn)中，竹基碳吸附兩種染料都有較好的吸附表現(xiàn)，尤其是兩種染料在pH為5的時(shí)候吸附量和去除率都達(dá)到最高。但相比較來看，竹基碳吸附亞甲基藍(lán)時(shí)吸附效率和去除率更高，尤其是在pH為5時(shí)。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)用竹基碳吸附亞甲基藍(lán)。6.5吸附動力學(xué)實(shí)驗(yàn)吸附動力學(xué)可以用于研究吸附質(zhì)在吸附劑材料表面吸附過程中，吸附量隨時(shí)間的變化規(guī)律，進(jìn)而推算出吸附速率，這是吸附劑材料性能的一個(gè)重要指標(biāo)[19]。按5.3的方法，將所得到的數(shù)據(jù)用origin做圖，擬一級和二級動力學(xué)如圖8，圖9所示：圖7一級動力學(xué)擬合圖Fig.7First-orderdynamicsfittingdiagram如圖7所示，用擬一級動力學(xué)方程進(jìn)行擬合，探討竹基碳與亞甲基藍(lán)染料廢水的吸附作用機(jī)理。R2為0.98881.擬合度高。圖8二級動力學(xué)擬合圖Fig.8Second-orderdynamicsfittingdiagram如圖8所示，用擬二級動力學(xué)方程進(jìn)行擬合，探討竹基碳與亞甲基藍(lán)染料廢水的吸附作用機(jī)理。R2為0.99542.擬合度更高，二級動力學(xué)方程能夠很好地描竹基炭與亞甲基藍(lán)染料廢水的吸附動力學(xué)行為。表6吸附動力學(xué)擬合參數(shù)Table6adsorptionkineticsfittingparameters一級動力學(xué)參數(shù)二級動力學(xué)參數(shù)qe=73.5283mg/gqe=79.0514mg/gk1=-0.00988h-1k2=0.000127R2=0.9881R2=0.99542根據(jù)表6中附動力學(xué)的模擬參數(shù)，平衡濃度接近于實(shí)驗(yàn)值，且擬合度高，更滿足二級動力學(xué)方程平衡，且平衡吸附量為79.0514mg/g,近似于實(shí)驗(yàn)值。6.6等溫吸附實(shí)驗(yàn)在恒溫條件下，測試不同濃度下的吸附量，得到等溫吸附曲線[20]。用5.4的方法將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用直線擬合的方式在origin上作圖，來探討竹基碳吸附亞甲基藍(lán)符合那種吸附模型。如下:圖9竹基碳吸附亞甲基蘭的Langmuir模型Fig.9Langmuirmodelofbamboo-basedcarbonadsorptionofmethyleneblue如圖9所示，以Ce/qe-Ce為橫縱坐標(biāo)分析，構(gòu)建Langmuir模型。將公式簡單化構(gòu)建成一次函數(shù)，直觀了解是吸附類型。R2=0.96514，有較高的擬合度，符合Langmuir吸附模型。圖10竹基碳吸附亞甲基藍(lán)Freundlich模型Fig.10Freundlichmodelofmethyleneblueadsorptiononbamboo-basedcarbon如圖10所示，構(gòu)建Freundlich模型是以Inqe，InCe為坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)的，將其公式簡化為一次函數(shù)，擬合分析得到的。R2為0.88758。表7吸附等溫實(shí)驗(yàn)擬合參數(shù)Table7FittingparametersofadsorptionisothermalexperimentLangmuir模型參數(shù)Freundlich模型參數(shù)qm=183.1502n=0.7889KL=0.0163Kf=98.1807如表7所示，比Freundlich模型，Langmuir模型擬合參數(shù)更接近于1，擬合度更好。因此竹基碳吸附亞甲基藍(lán)符合Langmuir模型，其飽和吸附量183.1502mg/g，吸附速率常數(shù)為0.0163，近似于實(shí)驗(yàn)值。對于Freundlich模型，其n值在0-1之間，滿足要求，說明較易吸附。6.7環(huán)境影響因子對竹基碳吸附的影響按照5.5對數(shù)據(jù)處理的方式，將得到的數(shù)據(jù)在origin上做三維呈現(xiàn)，得到兩種離子摩爾濃度相等或者是3倍的摩爾濃度時(shí)，對竹基碳吸附模擬廢水亞甲基藍(lán)的影響，如圖10，圖11所示：圖11環(huán)境影響因子對亞甲基藍(lán)吸附量的影響Fig.11Influenceofenvironmentalfactorsonmethyleneblueadsorptioncapacity圖12環(huán)境影響因子對亞甲基藍(lán)去除率的影響Fig.11Influenceofenvironmentalfactorsonmethyleneblueadsorptioncapacity表8環(huán)境影響因子實(shí)驗(yàn)的參數(shù)Table8parametersofenvironmentalimpactfactorexperiment實(shí)驗(yàn)分組吸附量（mg/g）去除率(%)鈉離子和亞甲基藍(lán)摩爾濃度相等21.490093.3783鈉離子的摩爾濃度是亞甲基藍(lán)的3倍24.775393.7513鉀離子和亞甲基蘭摩爾濃度相等26.658494.3462鉀離子的摩爾濃度是亞甲基藍(lán)的3倍30.191195.3463如圖11，圖12，表8所示,竹基碳在吸附亞甲基藍(lán)的過程中，加入鈉離子，鉀離子會使亞甲基藍(lán)的吸附量增加，尤其是加入鉀離子后，對于吸附量的影響更加明顯。但對于去除率來說，實(shí)驗(yàn)加入鈉離子的濃度增大，去除率會提高。提高鉀離子濃度，亞甲基蘭的去除率提高明顯。在竹基碳模擬去除染料廢水的實(shí)驗(yàn)中，環(huán)境影響因子會增加竹基碳對于亞甲基藍(lán)溶液的吸附量，提高去除率。在正式的去除環(huán)境中，鈉離子和鉀離子會提高吸附效果，這對竹基碳吸附染料廢水的實(shí)際應(yīng)用又是一個(gè)有利的條件。

7.結(jié)論在竹基碳模擬吸附染料廢水的過程中，用亞甲基藍(lán)，橙黃Ⅱ，羅丹明B三種染料液的吸附效果來模擬對比，最終選用了去除效果最好的亞甲基藍(lán)溶液當(dāng)作去除對象來模擬。最終確定了以下結(jié)論：在同一吸附條件下，竹基碳吸附亞甲基藍(lán)蘭最佳的pH值是5。在竹基碳吸附模擬廢水亞甲基蘭溶液的動力學(xué)實(shí)驗(yàn)中擬合一動力學(xué)和二級動力學(xué)，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)模型擬合度都不錯(cuò)，但相比較而言二級動力學(xué)擬合度更高更符合竹基碳吸附亞甲基藍(lán)的動力學(xué)模型，平衡吸附量為79.0514mg/g。在竹基吸附模擬廢水亞甲基藍(lán)的等溫吸附線實(shí)驗(yàn)時(shí)，構(gòu)建了Langmuir吸附模型和Freundlich吸附模型,通過作三維圖形得到的擬合度參數(shù)，認(rèn)為這個(gè)等溫吸附過程更加符合Langmuir吸附模型，飽和吸附量為183.1502mg/g。在竹基碳有其他的環(huán)境影響時(shí)，比如鈉離子，鈉離子的存在會使竹基碳吸附亞甲基藍(lán)溶液的吸附量和去除率增加。這就意味著常見的這兩種陽離子對竹基碳吸附亞甲基藍(lán)是存在促進(jìn)作用的，這也意味著亞甲基藍(lán)在真實(shí)環(huán)境中吸附時(shí)，產(chǎn)生的阻力會小很多，竹基碳能夠用于處理印染廢水邁進(jìn)了一步。參考文獻(xiàn)[1]李家珍,染料、染色工業(yè)廢水處理[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社,1997:6-9.[2]李娜.CoMgFe-LDH活化過硫酸鹽降解典型染料的研究[D]，哈爾濱市，哈爾濱工程大學(xué)，2