摘 要

随着我国的工业经济的发展，每年的染料废水量也在不断增加，染料废水对人体和环境都有不小的危害，所以寻找经济高效的染料废水处理方法一直都是热门话题。天然的矿物材料例如埃洛石、高岭土价格便宜且储量丰富，因此被广泛的用于染料的废水处理中。埃洛石是一种天然的粘土类硅酸盐矿物，有着特别的纳米管状结构。由于科学研究的进步，人们开始越来越多的对纳米材料进行了研究，埃洛石纳米管的研究也受到了广泛关注，但是对它在染料废水的处理方面还缺乏全面深入的研究。

实验以结晶紫溶液为例，用埃洛石作为吸附剂，探索了它在不同条件下对模拟染料的吸附效果。实验结果表明，单位吸附量和染料初始浓度的增加成递增关系，最大单位吸附量为17.25 mg/g；随着吸附剂用量的逐渐增加，模拟染料的去除率逐渐增加而单位吸附量却逐渐降低，降低了75.97 %；从反应开始到一定时间，单位吸附量和时间成递增关系，之后便不再受时间的影响；温度、pH值和离子强度对反应的影响较小，变化幅度为3.5 %和9.6 %和2.4 %；吸附过程基本与准二级吸附动力学模型和Langmuir模型相吻合。

关键词：埃洛石；吸附；阳离子染料

Abstract

With the development of China's industrial economy, the amount of dye waste water is also increasing every year, dye wastewater human and environmental hazards are not small, so finding cost-effective dye wastewater treatment has always been a hot topic. Natural mineral materials such as halloysite, kaolin cheap and abundant, it is widely used in wastewater treatment dye. Halloysite is a natural clay mineral, it has a unique nanotube structures. Due to advances in scientific research, more and more people began to nanomaterials have been studied, halloysite nanotube research has been widespread concern, but halloysite nanotube dye wastewater treatment still lack a comprehensive study .

Experiment with crystal violet solution, for example, as an adsorbent with halloysite, explore its adsorption effect under different conditions of crystal violet. The experimental results showed that the adsorption capacity with increasing initial dye concentration increases, the maximum adsorption amount per unit of 17.25 mg / g; with increasing adsorbent dosage and gradually increase the removal simulation dye adsorption amount is gradually reduced, reducing up 75.97%; the absorption start to a certain time, the adsorption capacity with increasing adsorption time increases, reaches a time when the adsorption, adsorption capacity is no longer affected by absorption time; the effects of temperature, pH and ionic strength on the adsorption process small changes in the magnitude of 3.5% and 9.6%; the adsorption process and the pseudo second basic model and Langmuir adsorption kinetics model coincide.

Key Words: Halloysite; adsorption; cationic dye

目 录

第1章 绪论 1

1.1 染料废水的危害及污染现状 1

1.2 染料废水的处理方法 1

1.2.1活性炭吸附...............................................................................................................2

1.2.2树脂吸附...................................................................................................................2

1.2.3生物吸附...................................................................................................................3

1.2.4粘土矿物吸附...........................................................................................................3

1.3 埃洛石纳米管的结构、性质及应用 4

1.3.1埃洛石纳米管的 4

1.3.2埃洛石纳米管的性质及应用 4

1.4 实验的研究目的、意义和研究内容 5

1.4.1 研究目的 5

1.4.2 研究意义 6

1.4.3 研究内容 6

第2章 实验材料、设备仪器和方法 7

2.1 主要设备仪器和药剂 7

2.2 埃洛石样品的预处理 7

2.3 结晶紫溶液配制 7

2.4 结晶紫溶液浓度测试.......................................................................................................8

2.5 吸附实验...........................................................................................................................8

第3章 吸附实验..........................................................................................................................10

3.1 埃洛石用量对吸附性能的影响 10

3.2 pH对吸附性能的影响 11

3.3 吸附时间对吸附性能的影响 12

3.4 起始浓度和温度对吸附性能的影响 13

3.5 离子强度对吸附性能的影响.........................................................................................15

3.6 本章小结.........................................................................................................................15

第4章 吸附动力学和吸附等温线模型分析.............................................................................17

4.1 吸附动力学分析.............................................................................................................17

4.2 吸附等温线模型分析.....................................................................................................18

第5章 实验总结及分析.............................................................................................................19

5.1 实验总结.........................................................................................................................21

5.2 实验分析.........................................................................................................................21

5.3 展望.................................................................................................................................22

致谢...............................................................................................................................................25

第1章 绪论

1.1 染料废水的污染现状及危害

伴随着中国工业水平的逐步发展和现代化社会不断建设，染料作为一种必不可少的生产原料，被广泛的应用于多种多样的工业行业。染料在生产、使用和降解过程中都会产生大量的染料废水，经过调查统计发现，到现在为止我国每年大约会生产15万吨的染料，约占世界总产量的65 %，为世界之最^[1]。工业生产的染料种类己经超过了十万种，并且这些数据还会随着我国的工业、经济的发展而逐年增长。有着如此之高的染料产量，染料废水的排放量也必然是十分庞大的，我国每生产1 t染料，就会排放744 m³的废水，大约有20 %的废水在生产和使用过程中释放到自然水体中^[2]。根据这些数据不难想象每年会有多少染料废水流入我们赖以生存的水体中，因此我国现在已经将染料废水的治理工作列为环境治理的重中之重。

染料废水进入自然水域之后很难自行降解，它会使受污染的水域色度明显增加，会对水生生物的生命活动造成严重影响，排放到环境中对人类和其它生物将造成巨大的伤害^[3]。染料废水具有色度高、有机污染物含量高、成分庞杂、结构复杂、生化性差并且生物毒性大等特点，正是由于这些特点处理染料废水的难度进一步加大^[4]。大多数染料的化学性质都很稳定，结构比较复杂，对人类和其它生物都有致癌、致畸、致突变三致效应，而且有的染料已经被用于研究致癌性测试的实验中。由于大量的染料废水会被直接或间接的排放到自然水体之中，人类和其它生物接触到染料废水的概率是很高的，自然会不知不觉得受到染料废水带来的危害，每年我们都可以看到不少相关的新闻报道。

1.2 染料废水的处理方法

染料废水的处理在经过这么多年的研究和发展之后，已经有了许多成熟的方法了。虽然传统处理方法中的物理法、化学法、物理化学法及絮凝法，已经被人们广泛的应用于染料废水的处理之中，但是这些方法在处理染料废水时存在处理费用高、易造成二次污染、操作复杂、处理效率低等一系列的问题^[5]。

生物处理法主要是通过生物菌体的絮凝作用、吸附作用、生物降解作用来对废水中的有色物质予以分离和降解。生物处理法中的絮凝和吸附作用是物理吸附，这个过程不能使染料分子的结构发生改变，生物降解作用与它们不同的是：降解作用是利用微生物酶使染料分子被氧化或还原，破坏发色基团和不饱和键，最终将染料分子变成简单的无机物。生物处理法虽然有着处理费用低、环保、无二次污染、易于操作等优点，但不可忽略的是生物处理法会受染料废水的高浓度、降以降解等特点的影响，使得吸附的效率较低、处理时间偏长^[6]。