常用的吸附劑包括可再生吸附劑如活性炭、離子交換纖維等和不可再生吸附劑,如各種天然礦物(膨潤土、硅藻土)、工業(yè)廢料(煤渣、粉煤灰)及天然廢料(木炭、鋸屑)等。
活性炭:活性炭是由動(dòng)物性炭、木炭、瀝青炭等含炭為主的物質(zhì),經(jīng)高溫炭化和活化而成?;钚蕴康目紫妒怯捎谔吭诨罨^程中無組織的炭素和炭成分被消耗后,在基本微晶間(非晶部分)留下的空間。在活化過程中微晶間產(chǎn)生了形狀不同、大小不一的孔隙,由于這些孔隙的作用,特別是微孔提供了巨大的表面積,使得活性炭具有很高的吸附性能;在所有的吸附劑中,活性炭是目前有色皮革脫色最常用的脫色劑,它包括粒狀活性炭、粉狀活性炭和活性炭纖維等,其中最常用的是粉狀活性炭。它可以有效去除有色萃取液中的活性染料、堿性染料、偶氮染料;活性炭微孔多、大中孔不足、親水性強(qiáng),限制了大分子及疏水性染料的擴(kuò)散,適用于分子質(zhì)量不超過400的水溶性染料分子脫色,對(duì)大分子或疏水性染料的脫色效果較差;而對(duì)于水溶性的染料,吸附速率快,脫色效果好,但由于易于飽和,不宜用于高濃度有色萃取液處理;而在一定條件下,活性炭不僅可以去除顏色而且能吸附某些重金屬離子(如:Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mn2+)。此外,活性炭的粒度、用量、溫度、時(shí)間及pH,也影響活性炭的吸附效果;采用活性炭吸附脫色時(shí)要特別注意pH值的控制,首先要調(diào)節(jié)pH值為堿性。粉狀吸附劑一般比顆粒吸附劑的脫色效果好,粒度在160~200目范圍內(nèi)吸附率最高;吸附達(dá)平衡前,活性炭用量越多,吸附率越高;離子強(qiáng)度越高,吸附率則越低。低溫時(shí)吸附率較高而高溫時(shí)吸附率則會(huì)下降;隨著脫色時(shí)間的增加脫色率會(huì)隨著升高。雖然活性炭吸附脫色具有很多優(yōu)點(diǎn),但是采用活性炭對(duì)資源也是一種消耗,因此在考慮到節(jié)約資源這個(gè)問題上,可以采用人們?nèi)粘I钪惺褂眠^的廢棄碳渣或煤灰,其也具有碳的多孔結(jié)構(gòu),同時(shí),因?yàn)榱鶅r(jià)鉻在萃取液中是以重鉻酸根的形式存在,而在堿性環(huán)境中,當(dāng)萃取液中的OH-的含量增加到一定程度時(shí),碳渣對(duì)OH-的吸附就會(huì)達(dá)到平衡態(tài),從而使溶液不再吸收重鉻酸根離子。因此,在適當(dāng)?shù)膒H環(huán)境中,采用吸附脫色,在保證六價(jià)鉻離子的含量不受影響的同時(shí)去除染料顏色的干擾。也有工廠用碳渣吸附后,發(fā)現(xiàn)六價(jià)鉻的測(cè)定出現(xiàn)負(fù)偏差,即六價(jià)鉻被吸附了,這可能的原因就是萃取液中的OH-的含量太小,碳渣對(duì)OH-的吸附不足就會(huì)使其吸收重鉻酸根離子,從而使得六價(jià)鉻的測(cè)定出現(xiàn)了負(fù)偏差,所以脫色時(shí)必須很好地控制溶液的OH-含量。
聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺(PAM)為一種線性高分子聚合物,它不含離解基團(tuán),在水中也不離解,因此稱為非離子型聚合物,高摩爾質(zhì)量的PAM是重要的吸附劑,是丙烯酰胺單體在引發(fā)劑作用下均聚或共聚所得聚合物的統(tǒng)稱,它作為吸附劑時(shí)的作用有以下2個(gè)方面:①通過物理吸附作用對(duì)有色萃取液中的染料產(chǎn)生較強(qiáng)的結(jié)合力;②高聚合度的線性分子在有色萃取液中保持適當(dāng)?shù)纳煺剐螤?,發(fā)揮吸附架橋鏈接作用,將許多細(xì)小顆粒吸附、聚集在一起,達(dá)到絮凝沉淀的效果。聚丙烯酰胺被廣泛用于有色皮革中六價(jià)鉻檢測(cè)時(shí)采用的吸附劑,其對(duì)顏色去除具有很好的效果,但是由于其顆粒比表面積較小,因此在脫色時(shí)脫色速率很慢,液體流出速度慢,而且容易使吸附劑也透過脫色柱底部的托層。因此當(dāng)皮革萃取液經(jīng)過聚丙烯酰胺脫色柱時(shí),會(huì)有吸附劑本身顏色的干擾,經(jīng)吸附脫色后的萃取液會(huì)稍顯白色,因此在脫色時(shí)應(yīng)加厚過濾柱的濾網(wǎng),如棉花,若對(duì)顏色脫色不完全也可進(jìn)行二次脫色。有資料顯示,聚丙烯酰胺對(duì)皮革萃取液有較好的脫色效果,深色皮革萃取液經(jīng)脫色處理后,在磷酸氫二鉀緩沖液中,鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液通過聚丙烯酰胺柱后的回收率大于99%,適于用DIN53314標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定,同時(shí)應(yīng)對(duì)脫色劑用量、溫度、時(shí)間及pH進(jìn)行很好的控制,這些外界條件對(duì)于脫色效果也有很大的影響。
硅藻土
硅藻土(Diatomite)是海洋或湖泊中生長的硅藻類殘骸在水底沉積,經(jīng)自然環(huán)境作用逐漸形成的一種非金屬礦物。硅藻土的顯著特性是質(zhì)輕、多孔、高液體吸附能力、比表面積大、以及化學(xué)惰性和不溶于一般酸等優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì),因此硅藻土被廣泛用于制備助濾劑、吸附劑、催化載體以及功能填料。硅藻土的吸附性能與硅藻土的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的。一般來說,比表面越大吸附量就越大;孔徑越大,吸附質(zhì)在空內(nèi)的擴(kuò)散速率越大,則越有利于達(dá)到吸附平衡,但在一定孔體積下,孔徑增大會(huì)降低比表面,從而減小吸附平衡量;在孔徑一定時(shí),孔容越大,吸附量就越大。硅藻土對(duì)染料的吸附機(jī)理:吸附劑表面帶電基團(tuán)通過靜電引力吸附染料分子;通過吸附劑表面的羥基產(chǎn)生氫鍵作用吸附染料;通過與染料分子產(chǎn)生作用吸附染料;并通過多孔吸附劑表面與染料分子產(chǎn)生范德華力吸附染料;其中,靜電引力和氫鍵作用在吸附過程中起主要作用。有資料顯示:在有色中,硅藻土對(duì)酸性黑和直接深棕染料略有吸附,對(duì)酸性嫩黃和酸性湖藍(lán)吸附量比較少,對(duì)酸性大紅染料幾乎不吸附。同時(shí),過夜后測(cè)出的脫色率不但不上升,反而有所降低。這說明被吸附的染料有部分解吸現(xiàn)象,導(dǎo)致脫色劑脫色率下降。另有試驗(yàn)表明:若在加入硅藻土脫色劑脫色之前,將皮革有色萃取液的pH值調(diào)到3.0左右,除黃色染料外,其它顏色染料的脫色率都會(huì)提高,這就表明pH對(duì)于硅藻土吸附脫色有很大的影響,因此必須對(duì)其進(jìn)行很好的控制。然而,對(duì)于某些天然硅藻土吸附性能較差的缺點(diǎn),可以通過改性來進(jìn)一步提高它的染料吸附性能,應(yīng)根據(jù)硅藻土表面孔徑可控、可有效改造的結(jié)構(gòu)特征,在硅藻土上引入氫氧化鎂、利用硅藻土的大比表面積及第二組分所具有的吸附作用,發(fā)揮它們的協(xié)同效應(yīng),對(duì)染料進(jìn)行有效吸附,從而制備出有效廉價(jià)的染料吸附劑,這對(duì)于充分利用硅藻土豐富資源、提高皮革有色萃取液脫色效率等,具有實(shí)用價(jià)值;此外,單一采用硅藻土對(duì)有色萃取液脫色時(shí)其脫色速率很慢,而將其改性后也大大提高了脫色速率,減少了操作時(shí)間。
活性氧化鋁
活性氧化鋁是由鋁的水合物加熱脫水制成,它的性質(zhì)取決于最初氫氧化物的結(jié)構(gòu)狀態(tài),一般都不是純粹的Al2O3,而是部分水合無定形的多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì),其中不僅有無定形的凝膠,還有氫氧化物的晶體,活性氧化鋁球具有許多毛細(xì)孔道,表面積大,因此可作為吸附劑使用;另外氯化鋁對(duì)有色溶液有一定的吸附性能。
一般情況下,無論采用哪種吸附劑,隨著沉降時(shí)間的延長,吸附劑的脫色率都會(huì)明顯的改變,同時(shí)在大多數(shù)情況下,隨著脫色時(shí)間的延長,其脫色率也會(huì)相應(yīng)地上升。在剛開始的沉降過程中,脫色率會(huì)快速上升,但隨著脫色時(shí)間的增長,脫色率上升速度逐漸變得緩慢,但過一段時(shí)間就會(huì)逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),也就是達(dá)到吸附平衡,再延長時(shí)間也不會(huì)出現(xiàn)很大變化,因此需很好的控制脫色時(shí)間。
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