基于Ca(DS)2加强析出及MBFGA1絮凝去除亚甲基蓝的新方法

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由于染料和颜料等在纺织、皮革、印刷、制药和化妆品中的广泛应用,染料污染日益严重。染料不仅会对生物产生直接毒害,如使水生生物体和人类内脏器官发生癌变和畸变,还会因排放进入水体而影响水生生物的光合作用,造成水体生物的大面积死亡,对生态环境造成不可逆的损害。亚甲基蓝作为一种可溶性阳离子染料,已广泛应用于染色羊毛、棉花、纸张和染发剂的制造。其可以通过呼吸道或者皮肤进入人体内,可以对人体产生特殊的毒性,例如呕吐、长时间休克、发绀、心率过速、诱发海因小体、黄疸、四肢麻痹、局部组织坏死等,因此,采取有效方法去除废水中的亚甲基蓝至关重要本研究提出了通过十二烷基硫酸钙(Ca(DS)2)的加强析出作用和微生物絮凝剂GA1(MBFGA1)的絮凝作用有效去除水体中亚甲基蓝(MB)的新方法。该方法首先基于十二烷基硫酸钠(SDS)对亚甲基蓝(MB)的增溶作用和SDS与Ca2+之间的相互作用使MB以吸附在十二烷基硫酸钙(Ca(DS)2)颗粒上的形式从水溶液中析出,然后在MBFGA1的作用下,吸附着MB分子的Ca(DS)2悬浮颗粒被絮凝沉降,从而达到了去除MB的目的。本研究首先探讨了SDS投加量、Ca2+投加量、MBFGA1投加量、MB溶液初始浓度、pH值、搅拌时间等各影响因素对MB去除率的影响;然后探讨了SDS投加量、Ca2+投加量、MBFGA1投加量等重要影响因素对SDS与Ca2+之间相互作用的单一影响和交互影响;最后通过响应面研究、环境扫描电镜分析和能谱分析对MB去除机理及在MB去除过程中涉及到的SDS与Ca2+之间相互作用机理做了验证和阐述。研究结果表明,最佳的实验条件是SDS投加量、Ca2+投加量、MBFGA1投加量、MB溶液初始浓度分别为8nM、5 mM、4 mL/L、50 mg/L, pH值为10,搅拌组合方式为200 r/min搅拌5 min,40 r/min搅拌30min。在此实验条件下,MB和SDS的去除率能分别达到98.63%和88.97%,表明此方法不仅高效可行,对环境也不会产生二次污染。通过响应面对各因素的交互作用影响分析、环境扫描电镜和能谱对絮体的分析可知,SDS与Ca2+之间的相互作用取决于SDS与Ca2+的相对浓度,而不是SDS的CMC值。当体系中Ca2+浓度相对足量时,即使SDS浓度大于1CMC, Ca2+仍会不断与增溶了MB分子的SDS胶团(SDS-MB胶团)反应生成吸附着MB分子的Ca(DS)2颗粒(CDS-MB颗粒);而当SDS浓度相对过量时,随着SDS浓度的增加,SDS则会不断复溶CDS-MB颗粒,直到CDS-MB颗粒完全溶解。因此,MB的去除需要在Ca2+浓度相对足量时进行,此时,MB不断以吸附在CDS颗粒上的形式从水溶液中析出,然后在MBFGA1的作用下被絮凝沉降。本课题提出的基于Ca(DS)2加强析出作用和MBFGA1絮凝作用去除MB的新方法,具有简单、高效、环保无二次污染、经济可行等多种优势,因此,此方法具有广泛的应用前景且非常有潜力能应用到以后的实际废水处理中。
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