脱色效果（精选9篇）
脱色效果 篇1
1 引言
地沟油是在地沟隔油池中捞取来的, 严重腐败、变质的油脂, 含有大量的有害物质[1]。近年来, 地沟油被不法商贩简单地提纯加工, 再次回流餐桌, 扰乱了市场秩序, 严重影响了人民身体健康。目前, 可以将地沟油进行加工制取生物柴油, 从而达到将地沟油变废为利的目的。生物柴油是一种生物质能源, 有极好的市场前景和利用价值[2,3]。地沟油经过简单预处理后, 为红棕色粘稠油状液体, 且含有大量杂质, 杂质主要包括动植物残体、泥沙等。如果不进行地沟油脱色且去除部分杂质和臭味, 将会严重影响制取的生物柴油品质, 制取出的生物柴油将在色泽、气味上达不到市售的标准。
目前主要的油脂脱色方法为物理脱色法, 其中运用活性白土进行油脂脱色是最常用的方法。该方法主要是利用活性白土巨大的比表面积, 利用吸附将油脂中的色素进行去除[4]。地沟油是一类品质低劣的油脂, 在地沟油的脱色方法中, 目前研究的较少, 主要还是借鉴传统的油脂脱色方法。本文尝试在传统方法基础上, 研究活性白土紫外-可见区吸收光谱, 提出了光谱法表征地沟油脱色效果, 同时设计曲面相应实验, 进行脱色条件的最优化选择。
2 实验材料和试剂
2.1 实验材料
地沟油:由北京环卫集团提供, 已进行前期除杂。
2.2 试剂、仪器
活性炭 (分析纯) ;活性白土, 购于市场;95%乙醇 (分析纯) ;甲醇 (分析纯) 紫外-可见光扫描仪, AF-1油浴-磁力搅拌器。
2.3 实验方法
油样与定量的脱色剂加入圆底烧瓶中, 运用油浴-磁力搅拌器对烧瓶进行加热搅拌, 一定时间后, 待脱色反应结束, 将油样与脱色剂趁热抽滤。得到的样品通过紫外-可见扫描仪在指定波长进行扫描, 对比原地沟油的吸光度, 考察地沟油的脱色率。
3 结果与分析
3.1 地沟油脱色检测方法
将约20mL油于圆底烧瓶, 恒温水浴加热, 同时恒定搅拌速率, 加入脱色剂进行脱色反应。当达到反应时间时, 趁热对油进行抽滤。
用紫外-可见光扫描仪对样品从400～800nm范围内进行扫描, 其中不添加脱色剂和添加脱色剂的脱色效果如图1、图2。
由图可见, 在650～670nm范围内有峰值, 选择660nm波长处测量脱色前后吸光度的变化, 作为脱色效果判定的依据。
同时, 按照国标GBT22500-2008 《动植物油脂 紫外吸光度的测定》, 将油样稀释若干倍, 在220～320nm波长范围内测量其吸光度。结果表明:230nm处和660nm处都有特征吸收峰, 本实验选择660nm处吸收峰作为脱色效果的表征。其中, 脱色率的确定依照下公式:
脱色率
式中Ai为脱色后油品的吸光度, A0为脱色前油品的吸光度。
3.2 脱色剂的选择
地沟油由于其成分复杂, 包含了反复煎炸的深色废油、油料中蛋白及磷脂反应分解的产物、杂质等, 导致地沟油色泽较深, 并具有浓烈的恶臭气味, 为了保证生产得出的生物柴油在色泽上能够满足综合利用的需要, 使地沟油能够充分发挥再利用的价值, 为生物柴油下一步深度加工提供可能, 必须对废油进行脱色处理。而需要注意的是, 对地沟油的脱色, 并不是脱去所有的色泽, 而是通过去除其中的色素、微量金属、胶粒等达到国家相关标准。
对于深色油脂, 传统的脱色方法有蒸馏或精馏, 但是考虑到操作成本高、操作时间长等一系列不利因素, 并不适于用作低品质废油——地沟油的脱色研究, 故考虑使用脱色剂在一定条件下反应使其达到脱色的目的。
选取的脱色剂是活性白土以及活性炭, 其中白土又被称为漂土, 经过酸化处理之后其表面积增大, 提高了其吸附性能。同时, 由于活性白土来源广泛、具有可回收性, 是油脂精炼时常用的脱色剂。
首先比较了活性白土和活性炭的脱色效果:用相同的条件 (反应温度80℃、反应时间60min、搅拌速率250r/min、脱色剂用量8.0wt%) , 对比两者对地沟油的脱色效果;同时一组不添加任何脱色剂, 作为空白对照样, 结果如表1。
由实验结果可以看出, 活性白土的脱色率比活性炭高出很多, 这说明活性白土的脱色效果好于活性炭的脱色效果。一部分原因可能是由于在真空抽滤去除脱色剂的过程中, 过滤不够彻底, 导致部分活性炭透过滤膜进入最终体系中, 影响了脱色的效果, 同时也从另一个层面上说明在彻底去除脱色剂的过程中活性炭耗能较大;对比两者的市价, 单位量活性炭的价格要高出很多, 虽然活性炭能够一定程度上脱臭, 但是考虑到脱色效果的巨大差异性, 总结两者的优缺点如表2。
本实验确定选用活性白土作为脱色剂, 并以此脱色剂为主, 研究脱色剂主要影响因素对脱色效果的影响, 为了最直观地表征各类因素影响水平, 选择曲面相应法作为实验设计方法。
3.3 曲面相应法
3.3.1 响应曲面水平选择
采用Box-Behnken Design方法, 选取4因素 (反应温度、反应时间、搅拌速度、脱色剂用量) , 运用Design Expert软件考察脱色过程中, 各因素水平对地沟油的脱色效果, 从而找出脱色各因素对脱色效果的影响水平以及变化趋势[5]。其中各因素高水平和低水平的取值如表3。
为了保证能有曲面结果的存在, 选取的水平比较宽, 同时查阅相关文献及实际应用中可知, 反应温度不会太低 (低于油品凝固温度) , 也不能太高 (高于碳化温度) , 故选取如上的水平。同时考虑到搅拌速度过快后, 可能会导致整个装置不稳定, 故此处未讨论高速搅拌速度。
3.3.2 反应测定值及结果分析
按照上述水平进行反应, 共进行30次实验并得出结果。其中地沟油在一定实验条件下进行无脱色剂的实验, 并进行光谱分析, 以此作为地沟油脱色的本底值, 运用脱色效率公式计算其他条件下的脱色效率。实验过程中, 观察到当脱色剂用量达到或超过14%时, 脱色剂含量过多, 与油样不能很好的混合, 同时会有部分粘附在瓶壁上, 影响了脱色效果;而当温度低于60℃以下时, 油脂可能会出现没有液化的情况, 不利于均相体系的形成。通过活性白土的脱色, 也脱去了地沟油的臭味, 达到了脱色和脱色的目的 (表4) 。
其中, P值小于0.0500的是属于影响显著的, 从表中可以看出模型具有很好的显著性, 说明此模型拟合程度较好, 同时D、BC、A2、B2、C2、D2是具有显著性的;大于0.1000的是属于影响不显著的 (表5) 。
舍去影响不显著的项, 最终预测的回归方程为:
R=70.22+8.55×D-6.78×BC-10.47A2-6.82B2-5.18C2-4.93D2
其中:R为脱色率;A为反应温度;B为反应时间;C为搅拌速度;D为脱色剂用量。
3.4 曲面拟合二维及三维趋势图
3.4.1 时间-温度对透光率的影响趋势
由图3、图4可见, 当反应时间和反应温度同时向中心升高时, 脱色率也随之升高, 并在中心点附近达到最大值。从等高线图上可以看出, 当反应温度一定, 反应时间逐步升高的过程中, 脱色率先升高后降低。
反应时间一定的情况下, 脱色率也随着反应温度的升高, 先升高后降低, 在中心点附近达到最高, 这是由于在低温情况下, 油的粘度较大, 影响了活性土对杂质的吸附, 同时地沟油中的极性化合物, 特别是磷脂等物质吸附在活性土表面, 形成了一个吸附层, 进一步降低了吸附的效果。而随着温度的升高, 加快了体系中磷脂等物质的氧化降解, 可以一定程度上降低油脂的粘度;另外温度的升高会提高体系的传质速率, 加快色素分子的运动, 色素分子可以更迅速的附着在吸附剂上, 从而达到脱色的效果。当温度继续升高, 油脂的氧化速率加快, 造成体系颜色加深。
3.4.2 脱色剂用量与时间对透光率的影响
从图中5可以看出, 当脱色剂用量一定, 反应时间由低到高变化时, 脱色率也随之由低到高变化, 在55min处附近达到最大值, 而后开始随着的增大开始减小;当反应时间一定, 脱色剂用量由低到高变化时, 脱色率也随之由低到高变化, 并且相对变化较小。等值线平面图呈现椭圆形, 从图6中可以看出, 脱色率对反应时间的变化更为敏感。当反应时间为55min, 催化剂用量为13%附近时, 脱色率达到最高。
3.4.3 温度和搅拌速度对透光率的影响
从图7中可以看出, 当反应温度一定, 搅拌速率由低到高变化时, 脱色率也随之由低到高变化, 在275r/min处附近达到最大值, 而后开始随着反应温度的增大开始减小;当搅拌速率一定, 反应温度由低到高变化时, 脱色率也随之由低到高变化, 在110℃处附近达到最大值, 而后开始随着搅拌速率的增大开始减小。等值线平面图呈现椭圆形, 从图8中可以看出, 脱色率对反应温度的变化更为敏感。当反应温度为110℃, 搅拌速率为275r/min附近时, 脱色率达到最高。
3.4.4 温度和脱色剂用量对透光率的影响
从图9中可以看出, 当催化剂用量一定, 反应温度由低到高变化时, 脱色率也随之由低到高变化, 在115℃处附近达到最大值, 而后开始随着反应温度的增大开始减小;当反应温度一定, 脱色剂用量由低到高变化时, 脱色率也随之由低到高变化, 在13%处附近达到最大值, 并逐步趋于稳定。等值线平面图呈现椭圆形, 从图10中可以看出, 脱色率对反应温度的变化更为敏感。当反应温度为115℃, 催化剂用量为13% 附近时, 脱色率达到最高。
3.4.5 反应时间和搅拌速度对脱色效果的影响
从图11中可以看出, 当搅拌速率一定, 反应时间由低到高变化时, 脱色率也随之由低到高变化, 在40min处附近达到最大值, 而后开始随着反应时间的增大开始减小;当反应时间一定, 由搅拌速率低到高变化时, 脱色率也随之由低到高变化, 在325r/min处附近达到最大值, 而后开始随着搅拌速率的增大趋于稳定。等值线平面图呈现椭圆形, 从图12中可以看出, 当反应时间为40min, 搅拌速率为325r/min附近时, 脱色率达到最高。
3.4.6 搅拌速率和脱色剂用量对脱色效果的影响
从图13中可以看出, 当搅拌速率一定, 脱色剂用量由低到高变化时, 脱色率也随之由低到高变化, 在14%处附近达到最大值, 而后开始随着脱色剂用量的增大趋于稳定;当脱色剂用量一定, 搅拌速率由低到高变化时, 脱色率也随之由低到高变化, 在350r/min处附近达到最大值, 而后开始随着搅拌速率的增大开始减小。等值线平面图呈现椭圆形, 从图14中可以看出, 搅拌速率为350r/min附近时, 脱色率达到最高。
3.5 最佳反应条件的确定
在4个因素权重相同的情况下 (为1) , 预测出反应的最佳条件如表6。
重复实验:在上述条件下, 平行3组实验, 得到脱色率分别为74.9%、76.1%、75.6%, 可以说明在此条件下为最佳反应条件。
4 结语
研究表明:紫外-可见光谱检测法能够作为表征地沟油脱色效果的检测方法;活性白土比活性炭的脱色效果和脱臭效果更好;对反应条件进行曲面相应实验设计, 得到反应显著相为:D、BC、A2、B2、C2、D2 (A-D分别为反应温度、反应速度、搅拌速率、脱色剂用量) , 经拟合后预测方程为:R=70.22+8.55×D-6.78×BC-10.47A2-6.82B2-5.18C2-4.93 D2, 且拟合程度较好。当反应时间为43min、反应温度为111℃、转速为350r/min、催化剂用量为13.8wt%, 达到最优反应条件, 能达到75.4%的脱色效率。处理后的地沟油, 色泽变浅, 没有恶臭气味, 可以作为下一步生物柴油的原料, 且能保证生物柴油的色泽和气味达到要求, 解决了地沟油回流餐桌的问题同时, 具有显著的社会价值和工业价值。
摘要：针对地沟油的特性, 利用紫外-可见光谱检测法研究了地沟油脱色效果, 对比了活性炭和活性白土的脱色效果, 运用Box-Behnken Design方法对地沟油脱色条件进行了最优化研究。结果表明:活性白土更适合对地沟油的脱色;选取反应时间、反应温度、搅拌速率和催化剂用量作为控制因素, 经拟合后预测方程为:R=70.22+8.55×D-6.78×BC-10.47A2-6.82B2-5.18C2-4.93D2;最优脱色效果为:反应时间43min、111℃的反应温度、350r/min的转速、13.8wt%的催化剂用量, 能达到75.4%的脱色效率。同时, 能去除地沟油的臭味, 能够作为下一步制取生物柴油的原料。
关键词：地沟油,脱色,曲面相应
参考文献
[1]潘剑宇, 尹平河, 赵玲, 等.薄层色谱法快速鉴别潲水油和煎炸老油的研究[J].中国油脂, 2004, 29 (4) :47～49.
[2]刘贞先.我国生物柴油发展状况综合分析[J].现代化工, 2007, 27 (1) :10～12.
[3]刘延伟.我国生物柴油产业链发展前景[J].化学工业, 2007, 25 (8) :15～21.
[4]邓琪, 尹平河, 赵玲.活性白土对餐饮业废油脂脱色工艺的探索[J].环境污染与防治, 2004, 26 (2) :126～128.
[5]马正飞, 殷翔.数学计算方法与软件的工程应用[M].北京:化学工业出版社, 2002.
脱色效果 篇2
印染废水脱色方法
印染废水是一种非常重要的污染源,本文综述了目前国内外在去除这类废水的`色度方面的进展.
作 者：李风亭 陆雪非 张冰如 作者单位：同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,92 刊 名：水处理技术 ISTIC PKU英文刊名：TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT 年，卷(期)： 29(1) 分类号：X788 关键词：印染废水 色度 絮凝 氧化 吸附脱色效果 篇3
褐蘑菇(Agaricus bisporus)[2]中膳食纤维的含量丰富,但其颜色较深。因此,研究褐蘑菇膳食纤维脱色的工艺,以期为褐蘑菇的深加工提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为褐蘑菇(辽宁田园实业有限公司);主要仪器设备有电子恒温水浴锅、电子天平、电热恒温鼓风干燥箱、高速冷冻离心机、JP-A型架盘天平和电动粉碎机;供试试剂主要有乙酸乙酯、98%浓硫酸、氢氧化钠、盐酸、过氧化氢。
1.2 方法
1.2.1 膳食纤维的提取方法
褐蘑菇→干燥→粉碎过筛→乙酸乙酯浸泡→水洗→酸解→过滤→水洗至中性→碱浸→固液分离→水洗至中性→干燥→磨碎即得成品[3]。
1.2.2 褐蘑菇膳食纤维脱色条件筛选
称取褐蘑菇膳食纤维1 g,加入不同浓度的H2O2中,搅拌速度1 500 r·min-1,脱色条件分别为①H2O2浓度:3%、4%、5%、6%和7%;②脱色时间:2、3、4、5、6 h;③料液比:1∶4、1∶5、1∶6、1∶7和1∶8。脱色后,在3 000 r·min-1下离心15 min,60℃烘箱中干燥备用。
根据正交试验设计原则,采用L9(33)正交表对脱色条件进一步优化。其因素水平分布情况见表1。
1.2.3 膨胀力的测定
分别称取脱色前和脱色后的褐蘑菇膳食纤维100 mg放入刻度试管,加蒸馏水5 mL,振匀后在室温下放置24 h,观察读取液体中膳食纤维的体积[4]。
膨胀力/mL·undefined
1.2.4 结合水力的测定
将100 mg褐蘑菇膳食纤维浸泡于25 mL 25℃的蒸馏水中,室温下保持2 h。在6 000 r·min-1条件下离心处理1 h,弃上清,沉淀物称重得m1,然后在120℃干燥2 h后再次称重得m2,两者差值即为所结合水的质量,换算成每克纤维的结合水克数[4]。
结合水力undefined
1.2.5 持水力的测定
分别称取脱色前和脱色后的褐蘑菇膳食纤维1.00 g样品放入100 mL烧杯中,加入20℃蒸馏水20 mL常温下浸泡1 h后,在定量滤纸上沥干样品水分,并将其迅速转入表面皿中称重。按下式计算持水力[4]。
持水力undefined
1.2.6 分光度的测定
分别称取脱色后的褐蘑菇膳食纤维0.1 g溶于10 mL蒸馏水中。以蒸馏水为空白对照测吸光度。
2 结果与分析
2.1 褐蘑菇膳食纤维脱色条件的筛选
2.1.1 过氧化氢浓度对膳食纤维脱色效果的影响
在过氧化氢浓度分别为3%、4%、5%、6%和7%,料液比1∶8,时间2 h的条件下对膳食纤维进行脱色。过氧化氢的分解分为有效分解和无效分解两种类型。有效分解即过氧化氢分解产物是对漂白有贡献的活性组分。漂白过程中,过氧化氢受碱的活化作用,不断释放出活性成分——过氧化氢阴离子,与色素作用,从而完成漂白过程;无效分解即过氧化氢分解产物为对膳食纤维无漂白作用的组分[5,6]。
由图1可知,过氧化氢的浓度在3%～5%时脱色效果明显,当过氧化氢浓度高于5%后,分光度的增加趋于平缓,而且脱色剂用量过高会增加成本,因此,选择4%、5%、6%作为正交试验三水平。
2.1.2 脱色时间对膳食纤维脱色效果的影响
由图2可知,在料液比1∶8,过氧化氢浓度5%的条件下,随着脱色时间的延长,脱色效果越好,分光度越高,当脱色时间达到4 h后,分光度趋于平缓,脱色效果增加不明显。因此,选择时间3、4、5 h作为正交试验三水平。
2.1.3 料液比对膳食纤维脱色效果的影响
由图3可知,在过氧化氢浓度5%和脱色时间为4 h的条件下,料液比低于1∶7时,脱色效果不断增加,高于1∶7之后,分光度开始降低,脱色效果开始变差。因此,选择料液比1∶6、1∶7、1∶8作为正交试验三水平。
2.2 褐蘑菇膳食纤维脱色最佳条件的筛选
H2O2浓度%(A)、时间h(B)、料液比(C)3个因素对褐蘑菇膳食纤维的脱色效果影响较大,确定为主要影响因素。
由表2可知,影响褐蘑菇膳食纤维脱色效果的因素主次顺序是:脱色时间>H2O2浓度>料液比。褐蘑菇膳食纤维脱色的最佳工艺为:A2B3C3,即H2O2浓度为5%、时间为5 h、料液比为1∶8。在此条件下,脱色的成本最低,脱色效果最好。
2.3 脱色对褐蘑菇膳食纤维性质的影响
由表3可知,经脱色处理后的褐蘑菇膳食纤维的膨胀力、持水力和结合水力都有明显的提高。膳食纤维的高膨胀性,复水之后体积变大,可引起饱腹感,并影响机体对食物其它成分可利用碳水化合物等的消化吸收,对预防肥胖症大有益处;高持水性可增加人体排便的体积与速度,使有毒物质及时排出体外,对预防结肠癌有益处。
3 结论与讨论
以褐蘑菇膳食纤维为研究对象,用过氧化氢做脱色剂,研究了脱色时间、H2O2浓度及料液比对脱色效果的影响。H2O2脱色作用是靠H2O2的离解产生的过氧化氢离子(HO2-)使样品中的呈色基团发生变化而脱色[6]。
H2O2浓度对脱色效果有很大的影响。过氧化氢的浓度在3%～5%时脱色效果明显,当过氧化氢浓度高于5%后,分光度的增加趋于平缓。浓度高,产生的HO2-离子就多,脱色效果就好,但浓度达到一定时,脱色效果就不再显著增加了。脱色时间短,脱色不够彻底;时间过长会使膳食纤维发生部分分解。
不同的料液比,使褐蘑菇膳食纤维与H2O2的接触面积不同。料液比高时,膳食纤维与H2O2接触面积增加,增加了反应的速度,有利于膳食纤维的脱色。但料液比高于一定范围时,并不能增加反应的速度,甚至会使膳食纤维发生部分分解,影响最后产品的质量。
总之,试验结果表明,影响褐蘑菇膳食纤维脱色效果的因素主次顺序是:脱色时间>H2O2浓度>料液比;褐蘑菇膳食纤维脱色的最佳工艺为:H2O2浓度为5%、脱色时间为5 h、料液比为1∶8。经脱色处理后的褐蘑菇膳食纤维的膨胀力、持水力和结合水力都有明显的提高。
参考文献
[1]严万婕,刘成梅,刘伟,等.麦麸膳食纤维提取条件的优化[J].江西食品工业,2005,37(3):36-37.
[2]刘莹,张丽萍.褐蘑菇多糖脱蛋白方法研究[J].广东农业科学,2008,221(8):114-115.
[3]魏仲珊,李华丽,张旭,等.提取玉米皮膳食纤维的条件优化[J].湖南农业大学学报:自然科学版,2009,35(1):100-103.
[4]贺连智,王建伟,颜廷和.燕麦膳食纤维的制备工艺及物理特性研究[J].山东食品发酵,2007(4):16-18.
[5]李琳,战宇,许克勇,等.豆渣膳食纤维脱色工艺研究[J].食品研究与开发,2007,28(1):113-116.
厕所污水回用脱色方法及机理研究 篇4
采用投加粉末活性炭对经膜生物反应器处理的厕所回用水(膜出水)进行脱色.对厕所回用水中色度物质的成分及分子量分布,对选定高效适用的活性炭及活性炭对厕所回用水中色度物质的去除机理进行了探讨.试验结果表明,使膜出水显色的物质是一类在紫外区有明显吸收或有特征吸收峰的有机物,且大部分物质分子量分布在6～60 KD的.范围内.在选定有高效脱色效果的活性炭时,要综合考虑活性炭的亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率2个指标,其中焦糖脱色率有着更重要的意义.厕所回用水脱色是对其各个分子量区间颜色物质去除效果的总和.
作 者：吴琳琳 樊耀波 李刚 董春松 杨问波 吴光夏 Wu Linlin Fan Yaobo Li Gang Dong Chunsong Yang Wenbo Wu Guangxia 作者单位：中国科学院生态环境研究中心,北京,100085 刊 名：环境污染治理技术与设备 ISTIC PKU英文刊名：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL 年，卷(期)：2006 7(5) 分类号：X703.1 关键词：膜生物反应器 厕所污水 粉末活性炭 脱色★ 化学实验室常见无机废液净化处理方法研究
★ 生态塘处理小城镇污水再生回用工艺设计
★ 电化学氧化对甲基橙脱色的研究
★ 蜡染企业废水分质处理回用技术与工程实践
★ 富营养化水体的水生植物净化试验研究
★ 污油处理技术优化研究
★ 缫丝废水处理及回用技术论文
★ 交易性金融资产的三个会计处理
★ 环境工程中大气污染处理研究论文
脏汽柴油脱色技术 篇5
新技术采用各地均有的亲油亲水原料, 高能热值增效剂等与水共聚为廉价的HC合成助燃剂, 直接加入柴油中, 经超磁乳化机高速剪切、碰击、磁化反应, 迅速变为清亮透明、与柴油同颜色、同功能、储期长并能任意与市售柴油相混的新型节能环保柴油, 可广泛用作动力、车辆和工业、民用燃油。1t合成助燃剂成本约1 600～1 800元左右, 每吨柴油可加该剂0.4t, 即1t柴油转变为1.4t合成柴油, 可获利300～600元。脏油脱色除杂全新工艺催化脱色的方法:众所周知, 新炼汽柴油都含有碱性氮等各种胶质、杂质物, 遇空气会迅速氧化变色, 使油品质量大受影响, 迄今为止, 所有汽、柴油脱色除杂基本上都一律采用强酸搅拌、沉淀处理法, 对油品损失严重, 这是公认的弊端。这种催化脱色法彻底改变传统方法, 将油品经过催化剂一滤便可清澈透亮, 使颜色达到国家汽、柴油的色度标准。油品变色主要是含有双键的不饱和烯烃, 该物质极不稳定, 易氧化。新型催化剂具有加氢转换作用, 当油品在常压状态下通过催化剂时, 催化剂释放的氢离子将不饱和烯烃进行加氢催化烷基化, 使之转变为具有稳定性的单键饱和烃, 从而实现了油品的稳定性。经过处理的油品由于颜色达标, 没有大量脏渣排放, 不用化学药品, 没有废气异味, 适合炼油厂, 只要在油气冷却塔的出油管下方放置一个催化塔即可。对于普通已污染的太脏的油, 预处理后进入催化塔具有同样神奇之效。
茶籽油脱色工艺研究 篇6
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
碱炼茶籽:试验室自制,酸值0.34(KOH)/(mg/g),碘值86.8,过氧化值7.3meq/kg;脱色剂:活性白土、活性炭。试剂:氢氧化钾、酚酞、无水乙醚、乙醇、一氯甲烷、乙酸、碘化钾、淀粉、硫代硫酸钠、环己烷、氯化碘。
仪器:分析天平、离心机、恒温干燥箱、可调式封闭电炉、温度计、恒温磁力加热搅拌器、分光光度计、滴定装置。
1.2 方法
1.2.1 脱色剂的选择
取9个50mL烧杯,加入20g碱炼茶籽油,在1、2号烧杯中分别加入占油质量3%的白土、活性炭0.6g;在3～9号烧杯加入活性白土:活性炭分别为:10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1、22:1的混合脱色剂0.4g。在105℃下保温30min,并不断搅拌,过滤,待油温降至室温后,用分光光度计在530nm的波长测量OD值。并按GB 5532-85、GB 5530-85、GB 5538-85方法测1、2、3、7、9号杯的碘值、酸值和过氧化值。
1.2.2 搅拌速度的选择
取10个50mL烧杯,加入20g碱炼茶籽油及活性白土:活性炭=18:1的复合脱色剂0.4g,将烧杯置可调电炉上并加热至105℃,调节搅拌机的搅拌速度分别为60、100、140、160、180、200、220、240、260、300r/min,搅拌30min,过滤,待油温降至室温后,用分光光度计在530nm的波长测量OD值。并测定1、2、3、6、9、10号杯的碘值、酸值和过氧化值。
1.2.3 脱色剂用量的确定
取9个50mL烧杯,加入20 g碱炼茶籽油,在1～9号烧杯中分别加入活性白土:活性炭=18:1的脱色剂0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0g,将烧杯置可调电炉上并加热至105℃,在220r/min搅拌30min,过滤,待油温降至室温后,用分光光度计在530nm的波长测量OD值。并测1、2、3、4、5、8、9号杯的碘值、酸值和过氧化值。
1.2.4 脱色温度的选择
取6个50mL烧杯,加入20 g碱炼茶籽油及和活性白土:活性炭=18:1的复合脱色剂0.4g,并分别加热至85、95、105、115、125、135℃,在220r/min搅拌30min,过滤,待油温降至室温后,用分光光度计在530nm的波长测量OD值。
1.2.5 脱色时间的确定
取6个50mL烧杯,加入20g碱炼茶籽油及和活性白土:活性炭=18:1的复合脱色剂0.4g,在105℃、搅拌速度为220r/min搅拌10、15、20、25、30、35min后,过滤,待油温降至室温后,用分光光度计在530nm的波长测量OD值。
1.2.6 脱色率计算
在520nm波长处,测定茶籽油脂吸光度,按下面公式计算脱色率:
X=(A0-A1)/A0×100%
式中:X为油脂脱色率;A0为脱色前油脂吸光度;A1为脱色后油脂吸光度。
2 结果与讨论
2.1 吸附剂的选择
由表1可知:不同脱色剂对茶籽油酸值、碘值、过氧化值影响不大,而对OD值影响较大,在同等条件下,活性白土比活性炭的脱色效果好,复合脱色剂比单一脱色剂的脱色效果好,其原因为:活性白土是漂土经酸处理后一种具有较高活性的吸附剂,它对色素及其他胶态物质的吸附能力很强,对羟基等级性原子团的吸附能力更强。活性白土不能吸附的重质多环芳烃,活性炭可以吸附,而且能除去白土的土腥味。把适量的活性炭与白土一起加入油中脱色,有利于发挥这两种吸附剂互补作用,本试验当活性白土:活性炭=18:1时脱色效果最好。
2.2 搅拌速度
由表2可知:搅拌速度对茶籽油酸值、碘值影响不大;对OD值、过氧化值影响较大,随着搅拌速度的增加,过氧化值增加,其原因是,随着搅拌速度的增大,大量的空气带入油中,加速了脂肪的氧化;随着搅拌速度的增加,OD值呈先减少后增加的趋势,其原因是,搅拌速度小时,部分脱色剂沉底,不能与油脂充分接触,脱色效果不好;但当搅拌速度过快,由于剪切力的作用,使已吸附的部分色素又重新回到油中,且脂肪氧化速度加剧,使油脂色泽又变深。由本试验可以看出,搅拌速度为220r/min时,脱色效果最好。
2.3 吸附剂用量的确定
由表3可知:脱色剂的加量对茶籽油的碘值、过氧化值影响不大,但对茶籽油的酸值、OD值影响较大;随着脱色剂加量的增加,茶籽油的酸值增加,OD值呈先减少后增加的趋势,且脱色剂用量越大,茶籽油中土味越浓,油耗越大,故以4.0%为宜。
2.4 脱色温度的选择
由图1可知:当脱色温度在85～115℃时,随着脱色温度的升高,OD值越来越小,在115～135℃时,随着脱色温度的升高,OD值越来越大,其原因为,温度升高,分子之间的运动速度加剧,活性白土得以活化,脱色作用强,温度过高时,会使原来无色的色原体生成难被除去的新色素,因此脱色温度应控制在1 15℃。
2.5脱色时间
由图2可知:脱色时间在25～30min时,茶籽油脱色效果最好。油脂的脱色是在适宜的温度和搅拌速度下进行的。在脱色过程中,油脂中色素一方面被吸附或氧化去除;另一方面,色素由于被氧化引起色素固定和原有色源体生成难去除的新色素。脱色的开始阶段,有利因素占主导地位,但随着时间的延长,部分色素将会解吸,而且吸附剂的吸附作用常加速油脂中某些成分的氧化作用,导致油脂酸值上升和颜色加深。本试验宜取25min作为最佳脱色时间。
2.6 正交试验结果
根据单因素试验结果,以脱色剂的加量、脱色温度、脱色时间、搅拌速度为因素,设计L9(34)的正交试验,试验结果见表4。
由表4可知:对茶籽油脱色效果影响最大的因素依次为脱色时间>脱色温度>脱色剂用量>搅拌速度,其最佳组合为脱色剂加量4.5%、脱色时间20min、脱色温度1 10℃、搅拌速度200r/min。
3 结论
脱色剂的种类对茶籽油酸值、碘值、过氧化值影响不大,活性白土、活性炭按一定比例配合,发挥了二者在茶籽油脱色中的作用;脱色剂的加最越大,油耗越大,也并不是加量越多越好;搅拌速度大,加速了脱色剂与茶籽油之间的反应,有利于茶籽油脱色,但速度过快,空气大量卷入油中,造成茶籽油酸值、过氧化值升高,且加速了茶籽油的氧化生色,不利于茶籽油的脱色;脱色时间越长、脱色温度越高一方面有利于脱色,另一方面,易引起值拉德反应,使脱色茶籽油重新着色,故茶籽油脱色宜在试验基础上,选用最佳条件。
参考文献
[1]王宏健,赵宇.一补新的油脂脱色工艺—预脱色与电子过滤[J].中国油脂,1999,24(5):30-31.
[2][美]D·斯沃恩主编.油脂化学与工艺学(第二册)[M].秦洪万主译.第四版.北京:轻工业出版社,1989.
[3]许芳萍,许虎君,等.美国牛油的脱色研究[J].中国油脂, 2003,23(8):63-65.
[4]GB5532-1995,工业硬脂酸试验方法碘价的测定[S].
[5]GB5530-1995,工业硬脂酸试验方法酸值的测定[S]
[6]GB5538-1995,工业硬脂酸试验方法过氧化值的测定[S].
[7]满时勇,胡颖慧.脱色工艺对油脂品质的影响[J].中国油脂, 2001,26(6):31-33.
[8]刘军海,王勇,韩艳华.浅析影响油脂吸附脱色效果的因素[J].西部粮油科技,1998,23(3):24-28.
[9]黄显慈.国外食用油脂脱色的新概念与新方法[J].中国油脂, 2003,28(9):64.
盐湖卤水脱色吸附机理的研究 篇7
关键词：盐湖卤水,氧化,吸附,脱色
0 引言
盐湖是重要的无机盐工业基地, 盐湖资源的开发日益得到重视, 但随着资源开采和城市化进程, 大量的生活污水排入盐湖, 导致盐湖污染严重, 使得盐化工产品的纯度、色度等质量下降, 盐湖资源开采率降低。随着人们对可持续发展观的不断认识, 加强了环境保护和自然资源的有效利用, 卤水脱色作为卤水产业的主要内容, 其重要性日益凸现。本实验将对氧化法和活性炭吸附脱色法做进一步的研究, 并将两种方法进行结合, 研究出一种对盐湖卤水进行脱色的有效方法。
1 实验原理
1.1 氧化原理
H2O2是一种氧化能力较强的物质。在通常情况下, 由于其自身的弱电离作用而呈弱酸性, 其受到加热时发生分解反应, 该反应产生的游离氧, 使卤水中的有机物得到了氧化、分解, 大分子的有机物, 氧化成了小分子的物质, 达到了预处理的目的[1]。
1.2 吸附原理
吸附法就是利用多孔的固体物质, 使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂, 而废水中被吸附物质则成为吸附质。
活性炭为黑色多孔性粉末或颗粒, 无嗅无味。活性炭吸附技术一般是用来去除水中的溶解有机物, 对分子量在500~3 000的有机物去除效果最好。但活性炭对有机物的去除也受有机物特性的影响, 同样大小的有机物, 活性炭对溶解度小, 亲水性差, 极性弱的有机物具有较强的吸附能力[2]。
2 实验仪器与试剂
2.1 实验仪器
往复式水浴恒温振荡器、电子天平、色度仪、高浊度仪、电子控温电热器、回流冷凝设备。
2.2 实验材料
本试验所采用的是运城盐湖卤水, 水体呈淡黄色, 呈粘稠状, 搅拌可产生大量的泡沫。水体p H值等于5.8, COD值为5 895 mg/L, 色度为249, 浊度54。
2.3 实验试剂
氧化剂:H2O2;
吸附剂:颗粒活性炭;
药品及试剂:K2Cr2O7、 (NH4) 2SO4·Fe SO4·6H2O、邻菲啰啉、浓H2SO4、硅藻土、EDTA溶液、溴酚兰、试亚铁灵、1+2的冰醋酸、Ba Cl2溶液、H2SO4-Ag2SO4溶液、Ag NO3溶液、1+15硝酸溶液、1+3三乙醇胺、二苯偶氮碳酰肼、铬黑T。
3 实验步骤
3.1 H2O2氧化实验
量取5份卤水100 m L, 分别置于5个250 m L的锥形瓶中, 后按质量分数分别为1%、2%、3%、4%、5%的量向其中加入H2O2, 在150 r/min的转速下搅拌2 h, 然后静置2 h, 后水浴加热消除卤水中的小气泡 (剩余的H2O2) , 加硅藻土过滤后测出氧化后水样的COD值、色度、浊度。
3.2 吸附实验
3.2.1 最佳加入量的确定实验
量取6份水浴消泡后的卤水100 m L, 分别置于6个250 m L的锥形瓶中, 然后向其中分别加入0.50 g、0.75 g、1.00 g、1.25 g、1.50 g、1.75 g颗粒活性炭, 在30℃, 45 min, 震荡速度选择为使活性炭悬于卤水中的振速条件下进行震荡吸附, 加硅藻土过滤后测出吸附后水样的COD值、色度。
3.2.2 最佳吸附时间的确定实验
量取5份水浴消泡后的卤水100 m L, 分别置于5个250 m L的锥形瓶中, 然后向其中各加入最佳加入量的颗粒活性炭, 在30℃, 震荡速度选择为使活性炭悬于卤水中的振速条件下进行震荡吸附, 分别在30 min、45 min、60 min、90 min、120 min时取水样, 加硅藻土过滤后测出吸附后水样的COD值、色度。
3.2.3 最佳吸附温度的确定实验
量取5份水浴消泡后的卤水100 m L, 分别置于5个250 m L的锥形瓶中, 然后向其中各加入最佳加入量的颗粒活性炭, 震荡速度为使活性炭悬于卤水中的条件下进行震荡吸附, 分别在20℃、30℃、40℃、50℃、60℃的条件下震荡到最佳吸附时间后取水样, 加硅藻土过滤后测出吸附后水样的COD值、色度。
3.2.4 最佳吸附条件下的吸附实验
向5个250 m L的锥形瓶中各加入水浴消除气泡后的卤水100 m L, 然后向其中各加入最佳加入量的颗粒活性炭, 震荡速度为使活性炭悬于卤水中的条件下进行震荡吸附, 在最佳温度的条件下震荡最佳吸附时间后取水样, 加硅藻土过滤后测出吸附后水样的COD值、色度。
4 实验数据及分析
4.1 H2O2氧化实验
H2O2氧化后的出水水样的COD值、色度见图1、图2。
从图1中可以看出COD的去除率在H2O2的加入量为3%时达到最大值, 以后随H2O2量的增大不再增大。说明3%的H2O2已经能将水样中能氧化的有机物氧化完全, 即使浓度再增加也不能进一步把水样中的有机物进行进一步的氧化分解。
从图2中可以看出色度的去除率在H2O2加入量为3%时达到最大值, 以后随H2O2量的增大不再增大。这也说明双氧水不能进一步将水样中的有机物进行进一步氧化。
由此可以看出H2O2的加入量在为3%时, 色度及COD的去除率均达到最大值, 由此可以看出3%为H2O2的最佳加入量。
经测定3%H2O2氧化后卤水的COD值为3 060.0mg/L、色度为132。
4.2 吸附实验
4.2.1 最佳吸附量的确定实验
经活性炭吸附后卤水的COD值、色度见图3, 图4。
从图3中可以看出COD的去除率在活性炭的加入量为1 g时达到最大值, 以后随活性炭量的增大开始减小。
从图4中可以看出色度的去除率在活性炭的加入量为1 g时达到最大值, 以后随活性炭量的增大开始减小。
由此可以得出1 g颗粒碳/100 m L卤水为最佳加入量。
4.2.2 最佳吸附时间的确定
经活性炭吸附后卤水的CDO值、色度见图5、图6。
从图5中可以看出COD的去除率在吸附时间为45min时达到最大值, 以后随吸附时间的增加开始减小。
从图6中可以看出色度的去除率在吸附时间为45min时达到最大值, 以后随吸附时间的增加开始减小。
由此可以得出45 min为卤水吸附的最佳时间。
4.2.3 最佳吸附温度的确定
经活性炭吸附后卤水的CDO值、色度见图7、图8。
从图7中可以看出COD的去除率在吸附温度为20℃左右时达到最大值, 以后随温度的升高开始减小。这说明活性炭对卤水中有机物的吸附, 主要以物理吸附为主, 温度越低越利于吸附的进行。
从图8中可以看出色度的去除率在吸附温度为20℃时达到最大值, 以后随温度的升高开始减小。同样说明活性炭在卤水中的吸附主要以物理吸附为主。由此可以得出低温是卤水吸附的最佳温度。
4.2.4 最佳吸附条件下的吸附实验
在最佳吸附条件下的吸附结果如表1。
5 结语
采用氧化吸附法对原卤水进行处理, 可以得到较好的脱色效果。实验中使用H2O2将原卤水中的大分子有机物氧化成小分子有机物有利于活性炭的进一步吸附, 且在反应过程中不引入其它杂质。在吸附过程中, 颗粒活性炭主要是物理吸附, 温度越低越有利于吸附的进行。
结果表明:在H2O2的加入量为3% (质量分数) 时, 活性炭的加入量为1 g/100 m L卤水, 吸附时间为45 min, 吸附温度为低温时氧化吸附条件最佳。在最佳条件下色度的去除率为84%, COD的去除率为78%。
参考文献
[1]张自杰.排水工程[M].第三版.北京:中国建筑工程出版社, 1996.
亚麻籽油脱色工艺的研究 篇8
1 材料和方法
1.1 材料
亚麻籽油(压榨法制得,色泽:Y74、R4.6);活性炭、活性白土(均为苏州群星鹏润土有限公司提供);磷酸为食用级;NaOH为国产分析纯。
1.2 仪器
WSL—1型罗维朋比色仪;HH—S4型电热恒温电子天平;HH—S4型电热恒温水浴锅;721型分光光度计;800型离心分离机;调温电炉;78HW—1型磁力搅拌器。
1.3 理化指标的测定
酸值的测定参考GB5530—85;色泽的测定参考GB5525—85罗维朋比色法进行;脱色率的测定[2]用721分光光度计测定亚麻籽油脱色前后的吸光度计算脱色率,检测波长为665nm,以蒸馏水作参比。脱色率(%)=(A0-A1)/A0×100%。式中,A0为毛油的吸光度,A1为脱色后油脂的吸光度。
1.4 方法
脱色单因素试验设计:在脱色工艺过程中,影响脱色效果的因素有很多,如吸附剂种类及用量、操作温度和时间、搅拌速度、操作压力等,这些因素是错综复杂而又相互影响的。本试验对脱色温度、时间、吸附剂用量进行了单因素分析:①温度对脱色效果的影响。取亚麻籽油100g,在不同温度下分批加入3%的活性白土和2%的活性炭,以80r/min的转速搅拌20min后过滤,在罗维朋比色计上用25.4mm比色槽比色,测定不同温度下的Y、R值及酸值,设定温度为80℃、100℃、120℃、140℃、160℃。②时间对脱色效果的影响。取亚麻籽油100g,预热至80℃,分批加入3%的活性白土和2%的活性炭,升温并保温至110℃,以80r/min的转速搅拌一定时间后过滤;待油温冷却至室温后在罗维朋比色计上用25.4mm比色槽比色,测定不同脱色时间下的Y、R值及酸值,设定脱色时间为20min、25min、30min、35min、40min。③吸附剂用量的确定。油品在特定脱色条件下,吸附剂用量一般通过小样试验来确定才能获得经济有效的脱色效果。考虑到成本问题,将吸附剂用量控制在2%—5%之间,设定活性白土与活性炭的用量比例(%∶%)为5组处理数据:2∶2、2∶3、2∶4、3∶3、4∶4 ,按②步骤进行,测定Y、R值。
脱色的正交试验设计:为了获得最佳的脱色工艺,在单因素分析的基础上确立了三水平三因素的正交试验设计,以脱色率作为考察指标,Lg(33)的因素水平表见表1;测定了9组试验的脱色率,并进行极差分析。
2 结果与分析
2.1 温度对脱色的影响
油脂吸附脱色中的操作温度决定于油脂的品种、操作压力、吸附剂的种类及特性。在特定条件下,温度对脱色的效果影响很大。由图1可见,温度在100—140℃之间有较好的脱色效果,超出这个温度线,Y、R值均呈上升趋势,这是因为温度过高致使新色素生成而使油脂回色。随着脱色温度的变化,脱色油的酸值也发生着变化。在80—120℃范围内(图2),温度对酸值的影响较小。当温度大于120℃时,脱色油的酸值呈上升趋势。因此,权衡油脂Y、R值及酸值,使油脂在100—120℃之间进行脱色。
2.2 脱色时间的选择
从图3可见,脱色时间在20—30min之间有较好的脱色效果。亚麻籽油与吸附剂的接触时间超过30min时,由于已经达到吸附平衡,在较高温度下,随着时间的延长,部分色素将会解析[3],同时油脂的催化氧化也导致油的色度回升;脱色油的酸值随脱色时间的延长而升高(图4)。这是因为油脂在脱色过程中,活性白土是油脂氧化的催化剂,活性白土的活性越高,其促氧化性能越好,使油脂生成低烟点的氧化产物[4],从而酸值上升。此外,高温下的油脂与吸附剂接触的时间越长,越有可能发生脂肪酸双健共轭化,并给油脂带来漂土味。因此,在权衡较高脱色率的同时要兼顾油脂酸值的变化及其操作的经济性。由图3、图4得出,20—30min之间Y、R 值较低,酸值也偏低,因此从经济效益出发将脱色时间设定为20—30min。
2.3 吸附剂用量的确定
由图5可见,活性白土为2%、活性炭为2%—4%时,可获得良好的脱色效果。将活性白土与活性炭混合脱色,有利于发挥这两类吸附剂的互补作用,活性白土不能吸附的重质多环芳烃及有毒物质,活性炭可以吸附。当活性白土用量增加到3% 以上时,脱色油的Y、R值无明显变化,这是因为活性白土可有选择性地吸附具有极性基的某些物质[5,6]。当活性白土对油脂中某些物质吸附完毕后,继续增加用量已不再起作用。活性炭的用量超过3%时,脱色油的色度变化不大。根据活性白土和活性炭的性质及吸附平衡原理,以添加活性白土在前、活性炭在后的顺序,分批多次加入吸附剂来提高油脂的脱色效果。
2.4 脱色正交试验结果分析
通过单因素试验分析,在适合的范围内进行正交试验结果分析,以确定最佳脱色工艺,试验结果见表2。从表2的正交试验结果可以看出,在亚麻籽油脱色的各因素中,影响因素的主次顺序为:C>A>B,即脱色剂量为最主要的影响因素,其次为脱色温度及脱色时间。分析试验结果并确定最优方案:A因素K1>K2>K3,B因素K2>K3>K1,C因素K1>K2>K3,所以脱色的最佳方案组合为:A1B2C1,即脱色温度为100℃、脱色时间为25min、吸附剂用量比为2∶2,即活性白土用量为2%、活性炭用量为2%。
2.5 脱色工艺条件验证试验
通过正交试验优选出亚麻籽油最适脱色条件后,在此优选条件下进行亚麻籽油脱色的验证试验,验证脱色效果。取100g压榨后的亚麻籽油,分批加入2g活性白土、2g活性炭,在100℃条件以80/min的转速恒温搅拌25min,脱色后趁热过滤。取脱色油在罗维朋比色仪上测定Y、R值,重复做三次验证试验,并做一个对照试验,试验结果见表3。
在最佳脱色条件下进行的亚麻籽油脱色的验证试验结果表明(表3),脱色的效果很理想,在三次验证试验中色度Y、R值都很低,差异性也很微小,脱色率为90%以上,达到了正交试验中的最佳值。与未脱色的亚麻籽油色度值相比,脱色效果十分显著,且脱色后的亚麻籽油无异味,可省去或降低后续的脱臭工艺,从而减少了能耗。
3 结论
本试验通过正交试验设计优选出亚麻籽油最佳脱色工艺为:脱色温度为100℃,脱色时间为25min,吸附剂用量为活性白土2%,活性炭2%。验证试验结果表明,最佳脱色条件下亚麻籽油的脱色效果显著,脱色率高,脱色后可满足各应用领域对亚麻籽油的要求。
摘要：以活性白土和活性炭为脱色剂,对亚麻籽油进行脱色工艺的研究。通过正交试验得出最佳脱色工艺条件为:脱色温度100℃,脱色时间25min,活性白土2%,活性碳2%。脱色后的亚麻籽油色度值很低,脱色率达到90%,可满足各应用领域的要求。
关键词：亚麻籽油,活性白土,活性炭,脱色
参考文献
[1]李璇,郑建仙.脂肪与心血管疾病相互关系最新进展及对食品工业的指导意义[J].食品与发酵工业,1998,24(1)∶74-79.
[2]梁芳慧,尹平河.潲水油脱色工艺的研究[J].中国油脂,2006,31(2)∶15-17.
[3]娄桂艳.玉米色拉油脱色工艺研究[J].中国油脂,1998,23(4)∶26-37.
[4]苏望懿.油脂加工工艺学[M].武汉:湖北科学技术出版社,1998.
[5]冯云生,佟白.大豆磷脂的脱色及其对磷脂含量的影响[J].中国油脂,2003,28(6)∶47-48.
红色基GP染料废水的脱色研究 篇9
染料工业的快速发展导致生产废水的排放量越来越多。这些废水中通常都含有氮和磷。如果这些废水直接排放到河流中,会加剧河流的富营养化,严重污染河流。而且有的废水中会有Cl-,这也许会破坏河流的自己净化能力。
当前,国际上通用处理染料生产过程中所产生的废水的主要方法有物理、化学、生物等方法。其中物理法可以分为:吸附法、膜分离技术法和磁分离技术法[1]。近年来,各种吸附剂不断被引入染料废水处理的研究。研究开始,目前主要以活性炭作为研究对象,结果表明:活性炭吸附对于染料废水的脱色,COD、BOD值的降低有很好的应用前景,但也面临着活性炭的再生困难、处理费用偏高等问题,限制了活性炭吸附在染料废水处理中的应用[2,3],因此研究者不断研究其它的吸附剂[4,5,6,7,8]。此次研究采用有机表面活性剂作为改性剂,用长碳链有机阳离子取代凹凸棒土间无机阳离子,使层间距扩大;同时凹凸棒土颗粒表面也能吸附部分无机阳离子,晶格内外部分结晶水、吸附水也可能被有机物取代,从而改善疏水性,增强吸附有机物的能力。
2 实验
2.1 试剂与仪器
十八烷基三甲基氯化铵(C21H46NCl)为分析纯,纯凹凸棒土ATP(自制)。
DF-1013型集热式恒温磁力搅拌器;BZF-30烘箱;SRJX-4-9马弗炉;KQ5200E超声波清洗器;比表面积仪;NEXOF-670傅立叶红外光谱仪;QUAN-TA200扫描式电子显微镜;梅特勒AL104电子天平。
2.2 C21H46NCl-ATP的制备
称取一定量的(十八烷基三甲基氯化铵)放于水中使之完全溶解,再加入适量预处理的凹凸棒土,采用超声波处理11min过滤、洗涤、干燥。
2.3 C21H46NCl-ATP对染料废水的处理
在100mL红色基GP染料废水(在460nm处吸光度为2.98)中加入适量改性过的凹土棒
土,搅拌,静置,取上层液体做色度,色度采用分光光度计在460nm处测定吸光度。脱色率P的计算公式为:
其中:P为脱色率;A0为处理前染料废水吸光度;A为处理后染料废水吸光度。
3 结果与讨论
3.1 ATP与C21H46NCl-ATP脱色效果对比试验
在100mL红色基GP染料废水中加入纯ATP及C21H46NCl-ATP(C21H46NCl含量为0.3 mmol/g)各0.6g进行搅拌,比较纯ATP及C21H46NCl-ATP的脱色性能(图1)。
由图1可以看出纯ATP有一定的脱色能力,主要因其独特的纤维状或针状结构,比表面积大从而具有一定的吸附脱色能力,当ATP上负载C21H46NCl后,脱色率有了明显的提高。主要是由于用长碳链有机离子取代凹凸棒土间无机阳离子,使层间距扩大,同时凹凸棒土颗粒表面也能吸附部分无机阳离子,晶体内外部分结晶水、吸附水也能被有机物取代,从而改善疏水性,增强吸附有机物的能力。
此外从图1中也可以看出最佳吸附时间为1h,时间太长或太短吸附性能都不好。这是因为吸附时间短,吸附剂不能充分分散于水体中,故脱色能力较差。吸附时间过长,部分有机物会形成絮体发生脱附,从而使脱色率降低。
3.2 吸附剂加入量对脱色效率的影响
在100mL红色基GP染料废水中加入吸附剂C21H46NCl-ATP(C21H46NCl含量为0.3 mmol/g)搅拌,常温下研究吸附剂加入量对吸附剂的脱色性能影响。
由图2可以看出开始时脱色率随吸附剂的加入量的增加而增大,但是当吸附剂的加入量为0.9g时,脱色率的增加已不再明显。这是因为吸附剂的量较少时,部分染料废水缺少吸附剂得不到很好地脱色,当吸附剂的量加入较多时,多余的吸附剂没有参与废水脱色的过程,再增加吸附剂的用量已不具有理想的效果。
3.3 C21H46NCl负载量对脱色效率的影响
在100mL红色基GP染料废水中加入0.9g吸附剂C21H46NCl-ATP搅拌,常温下研究C21H46NCl负载量对吸附剂的脱色性能影响。
由图3可以看出吸附剂对染料废水的脱色率随C21H46NCl负载量的增加而变大,但是,当C21H46NCl负载量达到0.3mmol/g后,脱色率的增加不再明显,这是因为负载十八烷基三甲基氯化铵的凹凸棒土的吸附能力与有效进入凹凸棒土层间的十八烷基三甲基氯化铵的数量有关,当溶液中十八烷基三甲基氯化铵的量超过凹凸棒土间的阳离子的交换容量时,多余的十八烷基三甲基氯化铵不能进入凹凸棒土层间,凹凸棒土的吸附能力不再增加。
4 结论
(1)用浸渍法将C21H46NCl负载在凹凸棒土表面,按一定负载比例制备了分布均匀的C21H46NCl-ATP复合材料,该复合材料具有很高的脱色能力。
(2)探讨了纯ATP和C21H46NCl-ATP复合材料对红色基GP染料废水的脱色性能,分析结果表明:C21H46NCl-ATP染料废水脱色性能明显高于纯ATP。
(2)探讨了不同条件下C21H46NCl-ATP脱色性能,分析结果表明:搅拌时间为1h、吸附剂的加入量为0.9g、C21H46NCl的负载量为0.3mmol/g时,对染料废水表现出较好的脱色效果。
摘要：指出了凹凸棒土作为载体,因其独特的三维空间型、较强的选择吸附性,被广泛用于吸附领域中。利用十八烷基三甲基氯化铵改性的凹凸棒土作为吸附剂,对废水进行了脱色研究。主要考察了吸附剂的加料量、吸附时间、十八烷基三甲基氯化铵的负载量等因素对染料废水脱色率的影响。实验结果表明:在吸附时间为1h、吸附剂的加入量为0.9g、十八烷基三甲基氯化铵的负载量为0.3 mmol/g时,脱色率达到91%。
关键词：凹凸棒土,十八烷基三甲基氯化铵,脱色
参考文献
[1]任南琪,周显娇,郭婉茜,等.染料废水处理技术研究进展[J].化工学报,2013,64(1):84~94.
[2]Deng F D,Yi H C.Application of different adsorbents on dyeing waste watertreatment[J].Mat erials Review,2009(13):69~73.
[3]Mahmoodi N M,Salehi R,Arami M.Binary system dye removal from colored textile wastewater using acivated carbon:kinetic and isotherm studies[J].Desalination,2011(272):187~195.
[4]邵红,张志芳.壳聚糖改性膨润土的制备及其脱色性能研究[J].非金属矿,2013,36(6):66~69.
[5]韶晖,周轶,吴琦刚,等.无机陶瓷膜提纯凹凸棒土处理印染废水研究[J].非金属矿,2013,36(1):68~70.
[6]Vimonses V,Lei S,Jin B.Kinetic study and equilibrium isotherm analysisi of Congo Red adsorption by clay materials[J].Chem Eng J,2009(148):354~364.
[7]李虎杰.坡缕石黏土的吸附性能研究[J].矿产综合利用,2002(5):24~27.
[8]谢治民,陈镇,戴友芝.改性的海泡石处理染料废水的特性研究[J].环境科学与技术,2009(2):130~133.