吴舒红，郭俊旺，刘旭峰，魏彩云，陈美顺

 （广东纺织职业技术学院，广东佛山528000）

  摘要：研究了从废水中萃取回收直接桃红-12B染料的工艺条件,结果显示:萃取回收是完全可行、有效的,在研究的工艺条件范围内,萃取率均超过 96.0%,其中溶液的pH对反萃取过程的影响最大.最佳工艺条件为:(1)萃取过程,萃取剂V(三辛胺)/V(正辛醇)/V(石油醚)为25/5 /70,油水体积比为1/3,染料溶液pH值2.0,搅拌25 min,静置15 min;(2)反萃取条件,NaOH溶液浓度2 mol/L,油水体积 比1/1,搅拌15 min,静置15 min.
    关键词：直接桃红-12B;印染废水;萃取
    中图分类号:TQ610.9文献标识码:B文章编号:1004－0439(2009)03－0044－04
    纺 织行业每年为我国赚取大量外汇,但又是污水生产大户,尤其是印染企业排放的污水更是五颜六色.印染废水的处理难度大,目前各级政府对于印染企业的管理办法 主要是关闭或是从中心区域搬迁,但搬迁不能解决根本问题,只是污染转移而已.因此,印染废水的回收利用技术对于纺织工业的可持续发展以及环境保护有着非常 重要的现实意义.
    目前,印染厂废水处理的主要方法依然是生化处理法,这种方法造成很大的浪费.印染废水中染料的萃取回收技术是一种有效地 提高资源利用率的技术,可以实现减排和节约资源的双重目的.文献检索尚未发现有类似的报道,只见到少数关于染料中间体萃取回收的报道.[1-5]直接染料 是印染厂目前广泛使用的染料品种之一,本文将重点研究直接桃红-12B的萃取回收利用技术.
    1·试验
    1.1仪器与试剂
    仪器:721型分光光度计(上海第三分析仪器厂),磁力搅拌仪,PH-3B酸度计(上海雷磁仪器厂),其他玻璃仪器.
    药品:直接桃红-12B染料,工业品,配成1.00 g/L溶液;三辛胺,工业品;正辛醇、石油醚均为分析纯;H2SO4溶液(5 mol/L);NaOH(2 mol/L).
    1.2操作过程
    1.2.1染料的吸收曲线
    配 制质量浓度为0.031 25 g/L的待测染料溶液.用3只10 mm比色皿装待测染料溶液,另一只装水作参比.根据溶液的颜色估计最大吸收波长范围, 然后在预估最大吸收波长±10 nm范围内,每间隔2 nm测定一次吸光度,两侧每隔5 nm测定吸收值.以波长为横坐标、吸光度为纵坐标绘制吸收曲线, 吸收峰最高点即为最大吸收波长λmax.如果最大吸收值不在0.5~0.9之间,则应改变溶液质量浓度重新测定再绘出曲线.低于0.5则增加质量浓度一 倍,若高于0.9,则稀释一倍,重新测定.
    1.2.2染料的标准吸收曲线
    以0.062 5 g/L染料溶液(称为原液) 为基准,分别吸取5、10、15、20、25、30、35、40、45、50 mL原液移入50 mL容量瓶中,用去离子水定容至50 mL,摇匀待测. 在最大吸收波长处测定各样品的吸光度值,以染料质量浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准吸收曲线,吸收曲线至少在低质量浓度范围内近似直线.
    1.2.3酸化
    取待测样品(染料质量浓度1.00 g/L)50 mL于250mL烧杯中,用H2SO4将其pH调至1.5左右.
    1.2.4萃取
    向 酸化后的染料溶液(水相)中加入萃取剂(三辛胺、正辛醇、石油醚混合物,油相),在磁力搅拌仪上搅拌,然后转移到分液漏斗中,静置分相,上层为油相(萃取 相),下层为水相(萃余相),取下层水相,用管式离心机在2 000 r/min转速下,离心分离10 min,取透明水相,测定其吸光度.水相的染料质 量浓度由标准吸收曲线上数据计算而得,如果水相吸光度高于1.0,则将水样稀释后重新测吸光度,计算水相染料质量浓度时应考虑稀释的倍数.
    1.2.5反萃取
    将萃取后的油相放入烧杯中,加NaOH溶液,用磁力搅拌仪搅拌,静置分层,观察、记录两相的颜色变化.
    1.3萃取率测定
    染料的萃取率是指被萃取到油相的染料质量占萃取前水溶液中染料原有质量的百分数.其中,萃余相(水相)的染料质量浓度用分光光度法测定,萃取相(油相)染料质量=总质量-萃余相染料质量,其他采用同样的方法处理.[5-6]
    2·结果与讨论
    2.1吸收曲线
    从图1可以看出,最大吸收峰在520~540 nm之间,取λmax=530 nm.
              
    2.2标准吸收曲线
    图 2为直接桃红-12B的标准吸收曲线,回归结果为A=16.149 61 c,式中A为吸光度,c为水相染料质量浓度,g/L.相关系数 R=0.999 8,说明线性非常好.由于工业染料纯度不高,所以在计算吸收系数时,只能以质量浓度为基准,测量时吸收池的厚度为1 cm.
             
    2.3正交试验
    探 索性研究显示,反萃取操作较佳的工艺参数为:NaOH溶液浓度2 mol/L,油水体积比1/1,搅拌15 min,静置15 min.在研究萃取技术 中,固定反萃取工艺条件,而重点考察萃取过程工艺条件的影响.探索性研究显示,影响萃取过程的主要因素有萃取剂组成、染料溶液pH、油水体积比、反应时间 和静置分相时间.萃取剂由三辛胺、正辛醇和石油醚组成,其中只有2个组分含量是独立的,选三辛胺、正辛醇的体积分数作为独立因素与其他因素一并考察.共有 6个因素,每个因素选5个水平.正交试验设计及结果见表1.

    从 表1可知,6因素不同水平间的差别甚小.对三辛胺体积分数进行单因素方差分析,发现不同水平间(组间)的方差在总方差中仅占10.5%(总方 差=49.339 13,不同水平间的方差=5.217 13,组内方差=44.122,组间均方差=1.043 426,组内均方 差=2.451 222,F=组间均方差/组内均方差=0.425 676),如此小的F值说明组(不同水平)间无统计意义上的差别.对其他因素也做了类 似的统计计算,结果与三辛胺体积分数的统计结果类似,即不同水平间无统计学上的差别.总之,萃取效果比较好,平均萃取率均超过96.0%,所考察因素的不 同水平对萃取率无明显影响,也表明这一方法的有效性和较宽的操作范围,对于将来实际应用中选择工艺条件是有利的.
    染料溶液pH值对反萃取 的有效性有一定影响.当pH为1.0、0.5时,两个水平的所有试验中萃取均比较成功,但不少试验反萃取失败.直接桃红-12B属于萘磺酸盐,分子结构上 有多个磺酸钠基团.当溶液酸度过高时,染料分子中几乎所有的磺酸盐基团全部变为磺酸基,从而导致染料分子的油溶性过高,水溶性太低,故萃取效果好.虽然磺 酸基可以与水相中NaOH反应生成磺酸钠进入水相,但反应需要在两相间进行,相间传质需要一定的时间,短时间内显示反萃取失败.同时考虑萃取与反萃取,选 择比较好的反应条件为试验7的条件.因此,萃取过程最佳溶液pH是2.0;搅拌时间选25 min,静置时间选15 min.
    3·结论
    (1)直接桃红-12B染料的酸化-萃取-反萃取工艺是可行的,萃取率均超过96.0%.
    (2)萃取过程的操作范围比较宽.在所考察的各个因素范围内,不同水平对萃取率的影响不明显,可根据实际情况确定适合的工艺条件.
    (3)染料溶液pH值对反萃取具有明显的影响,溶液酸度过高,对反萃取不利.
    (4) 结合萃取与反萃取,确定比较好的反应条件,萃取过程:萃取剂V(三辛胺)/V(正辛醇)/V(石油醚)为25/5/70,油水体积比1/3,染料溶液 pH 2.0,搅拌25 min,静置15 min.反萃取过程:NaOH溶液浓度2 mol/L,油水体积比1/1,搅拌15 min,静置 15 min.
参考文献:
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[2]李中和,杨志华,祝万鹏,等.高浓度吐氏酸废液综合处理工程实例[J].给水排水,1999,25(12):30-32.
[3]陶显宏,胡顺兴.高浓度薛佛氏盐生产废水的资源化处理工艺研究[J].环境科学与技术,2001(1):33-35.
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