分散染料廢水是難處理的工業(yè)有機廢水之一，其中含有大量的染料中間體及未回收的染料，每生產(chǎn)1 t染料，有2％的產(chǎn)品隨廢水流失。分散染料廢水有機物濃度大，色度高，毒性強。采用生物法處理染料廢水已有很多年，但常規(guī)方法難以深度治理，目前對這類廢水還缺乏經(jīng)濟有效的處理技術(shù)實現(xiàn)達標排放。

粘土是一種分布廣泛且廉價的天然礦物，是由硅氧四面體和鋁氧八面體組成的具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物，具有很好的吸附性。有機粘土是基于粘土層間距的特殊性質(zhì)而研發(fā)的一種新型環(huán)保材料。粘土經(jīng)過季銨鹽陽離子表面活性劑改性后，可提高粘土表面的疏水性，對廢水中有機物的親和力大大增強，同時增大了粘土的層間距，增強了對污染物的吸附性能，吸附容量可提高1O-3O倍。

李署等人 研究了PAM在天然膨潤土上的吸附行為，認為膨潤土是性價比較高的處理材料。朱利中等人、劉娜等人采用有機粘土分別對苯胺、苯酚、硝基苯酚、低濃度菲等吸附條件及機理進行了較深入的研究，為有機粘土處理染料廢水提供了理論基礎(chǔ)。本文研究有機粘土對分散染料廢水的吸附行為。

1材料與方法

1.1試驗材料

有機粘土：經(jīng)過十六烷基三甲基溴化銨(HDT.MA)改性的有機粘土，購買自浙江某公司，外觀呈白色，干粉粒度200目I>97％。供試水樣：取自浙江某染料廠調(diào)節(jié)池，該廢水經(jīng)過混凝預(yù)處理得到試驗用水，試驗用水水質(zhì)見表1。

1.2吸附試驗

準確稱取0.5，1.5，2.5，5.0g有機粘土，分別放人100mL廣口三角瓶中，用量筒量取50mL水樣，倒人預(yù)先放置有機粘土的三角瓶中搖勻。室溫下將裝有樣品的三角瓶放人恒溫水浴振蕩器中，振蕩強度150r／min，振蕩20min后取出靜置12h。在3600r／min轉(zhuǎn)速下離心分離10rain，取上清液測COD。

1.3分析方法

為了進一步驗證分散染料廢水中的有機污染物是否進入有機粘土的片層間，對吸附前后的有機粘土分別進行了ⅪⅢ(x射線衍射)分析。通過Fr—m(傅里葉變換紅外光譜)，分析了廢水中可能含有污染物質(zhì)的官能團。XRD分析采用日本理學(RIGAKU)D／max—rA型x一射線衍射分析儀；Fr—IR分析采用德國BRUKER公司VECTOR22型傅立葉變換紅外光譜儀，以溴化鉀壓片法制樣測定。

1.4固體樣品制備

在45cC恒溫水浴鍋中，將一定質(zhì)量的廢水蒸發(fā)至恒重，對殘渣進行FT—m檢測。將吸附后的有機粘土離心分離，在45℃烘箱中烘制6h后研磨備用，進行XRD檢測。

2結(jié)果與討論

2.1吸附等溫線

準確稱取0.5，1.5，2.5，5.0g有機粘土，分別加入50mL廢水中，不調(diào)節(jié)廢水的pH值，恒溫水浴振蕩20min進行吸附試驗，結(jié)果如圖1所示。當有機粘土投加量為O.5g時，吸附量達到最大(374.29mg／g)。有機粘土吸附分散染料廢水的吸附等溫線上翹。

吸附是分子被有機粘土顆粒表面束縛的一種物理化學過程。顆粒物從水中吸附憎水有機污染物的量與顆粒物中有機質(zhì)含量密切相關(guān)，當有機物在水中含量增高接近其溶解度時，有機污染物在顆粒物上的吸附等溫線呈直線。分散染料廢水中同時含有芳香族化合物和脂肪族化合物，有機粘土通過分配作用吸附脂肪族化合物，吸附量較高，由于有機粘土層間的有機相不是純的烷基有機相，是由烷基和脂肪族化合物混合而成，因此化合物吸附能力進一步提高，使吸附等溫線上翹。

2.2pH值對COD去除率的影響

在一系列廣口錐形瓶中分別加入0.5，1.5，2.5，5.0g吸附劑，通過加人濃硫酸或5mol／L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值后，分別量取50mL廢水倒入錐形瓶中，廢水與有機粘土充分混合，室溫下恒溫振蕩2omin，取出后在室溫下靜置12h，將樣品離心分離，進行分析測定。

從圖2可以看出，隨著pH值的不斷變化，COD去除率也相應(yīng)發(fā)生變化。廢水在酸性和堿性條件下，COD去除率較高，在中性條件下COD去除率較低。

廢水中有機污染物的去除率與其在廢水中存在的狀態(tài)有關(guān)。生產(chǎn)分散染料的原料一般均有一NO2、一NH2、一C00H等官能團，這些官能團中氨基是典型的堿性基團，一COOH則是典型的酸性基團。含有一NH2的物質(zhì)具有堿的特性，帶有一COOH的物質(zhì)又具有酸的特性，隨著pH值的改變，廢水中的H或OH一濃度不斷變化，使廢水中有機污染物質(zhì)的電離受到抑制，溶解度降低，污染物的疏水性增強，更加有利于有機污染物溶解到有機粘土中，因此酸性、堿性條件下COD去除率高于其他條件下的COD去除率。

2.3粘土投加量對COD去除率的影響

室溫下量取50mL廢水，當廢水初始濃度、廢水量一定時，改變有機粘土投加量，研究有機粘土投加量與吸附量之間的關(guān)系，實驗結(jié)果見圖3。隨著有機粘土投加量的不斷增加，吸附量逐漸降低。當投加0.5g有機粘土時，吸附量達到最大，投加5.0g有機粘土時吸附量較低，綜合考慮COD去除率，試驗過程中有機粘土投加量為1.5g為宜。

2.4廢水濃度對COD去除率的影響

圖4是廢水濃度與COD去除效果的關(guān)系圖。在一系列廣口錐形瓶中，取1.5g有機粘土，不調(diào)節(jié)廢水pH值，將50mL不同濃度的廢水與有機粘土充分混合進行吸附試驗，結(jié)果顯示隨著廢水濃度的降低，COD去除率逐漸升高，但廢水COD質(zhì)量濃度低于2800Ing／L時，COD去除率增長緩慢，因此采用有機粘土吸附分散染料廢水時，廢水COD質(zhì)量濃度不宜低于2800mg／L。

2.5傅里葉變換紅外光譜(FT—m)分析

圖5為分散染料廢水的紅外光譜圖。在官能團振動吸收區(qū)3405cm-1附近的吸收峰峰形尖銳，是游離羥基的伸縮振動吸收。在波數(shù)1559cm～、1466cmI1附近的吸收峰峰形尖銳且數(shù)量多，這是由于苯環(huán)骨架變形振動所致。在1559cm_1附近的吸收峰是C=C—C=C的反對稱收縮。在指紋區(qū)1466am～、1347am-1附近出現(xiàn)一c的彎曲振動吸收峰。在1200～1000am_1附近出現(xiàn)的吸收峰是C—O伸縮振動，不同醇的伸縮振動頻率不同，伯醇、仲醇、叔醇振動頻率依次遞減，1143cm～、1l18cm～、1054am-1分別對應(yīng)伯醇、仲醇、叔醇。在1118cmI1附近為一CH一(CH3)2的彎曲振動。

2.6有機粘土x射線衍射(Ⅺm)分析

由圖6可知，有機粘土在吸附分散染料廢水前、后的層間距發(fā)生了變化。吸附前有機粘土層間距d(001)=20.9214nm，吸附分散染料廢水后層間距d(001)=21.3268nm，這是有機污染物進入到有機粘土層間的結(jié)果。

分散染料廢水中有機物主要由二部分構(gòu)成，一部分是分散染料如分散藍、分散橙、分散紅、分散黃等，另一部分就是染料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的中間體。這些有機物分子較小，結(jié)構(gòu)上不含有水溶性基團如磺酸基，但含有強堿性基團。分散染料不能很好地溶解在水中，一般微溶于水，由于其良好的細度，并借助分散劑，能夠均勻地分散在水中。因此有機污染物能夠很好地溶解在有機粘土顆粒物有機相中，致使層間距增大。

3結(jié)論

(1)有機粘土對分散染料廢水的吸附等溫線呈上翹的形狀，當有機粘土投加量為0.5g時，吸附量達到最大(374.29mg／g)。

(2)在吸附劑用量、廢水量相同條件下，COD去除率隨pH值的變化而變化，在中性條件下COD去除率較低，堿性、酸性條件下COD去除率較高。同時COD去除率隨廢水濃度的降低逐漸升高，說明低濃度廢水有利于有機粘土對廢水中有機污染物的吸附，但廢水COD不宜太低，一般不低于2800mg／L。

(3)有機粘土吸附廢水后，吸附劑層間距增大，說明廢水中的有機污染物進人到有機粘土中。