CN106477706A - 一种亚甲蓝褪色的方法以及染料废水的处理方法 - Google Patents

一种亚甲蓝褪色的方法以及染料废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种亚甲蓝褪色的方法以及染料废水的处理方法。一种亚甲蓝褪色的方法，包括以下步骤：将碱性物质与含有亚甲蓝的溶液混合溶解，得到第一混合溶液。利用光源对第一混合溶液进行照射。对进行光照后的第一混合溶液进行紫外分光光度计检测。光照作为反应开始的必须条件，碱性物质作为还原剂，使得亚甲蓝能够发生还原反应去除亚甲蓝进而使得亚甲蓝褪色。该方法操作过程简便，易于控制，能在较短时间范围内使亚甲蓝溶液快速褪色。并且原料碱性物质来源广泛，价格便宜，反应条件更加普遍。

Description

一种亚甲蓝褪色的方法以及染料废水的处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种亚甲蓝褪色的方法以及染料废水的处理方法。
背景技术
亚甲蓝广泛应用于化学指示剂、染料、生物染色剂和药物等方面。特别是在染色行业，用于制造墨水等，用量较大。然而，亚甲蓝由于自身的毒性及难以去除对生态环境造成了严重危害，对人体也会造成不可恢复的损伤。因此，需要对含有亚甲蓝的废水进行后处理，以去除亚甲蓝，进而保护环境以及人体健康。现有技术使用葡萄糖去除亚甲蓝使得溶液褪色，但是当摇晃褪色后的溶液时，溶液将重新变为蓝色。这是由于有氧气重新进入褪色溶液，使得褪色溶液中的物质发生氧化反应重新得到亚甲蓝。
发明内容
本发明的目的在于提供一种亚甲蓝褪色的方法，其能够更加快速便捷的去除亚甲蓝，进而使亚甲蓝褪色，同时，当摇晃褪色后的溶液时，溶液仍为无色，不会重新变为蓝色。
本发明的另一目的在于提供一种染料废水的处理方法，其能够在较短时间内去除亚甲蓝，该方法的原料来源广泛、价格便宜，操作条件易于实现，该方法在工业生产中具有巨大的潜在应用价值。
本发明的实施例是这样实现的：
一种亚甲蓝褪色的方法，其包括以下步骤：将碱性物质与含有亚甲蓝的溶液混合溶解，得到第一混合溶液。利用光源对第一混合溶液进行照射。
一种染料废水的处理方法，将含有亚甲蓝的染料废水溶液通过上述亚甲蓝褪色的方法进行处理。
本发明实施例的有益效果是：通过加入碱性物质作为还原剂，使得亚甲蓝能够发生还原反应去除亚甲蓝进而使得亚甲蓝褪色。将碱性物质溶于溶液，加快了反应的速率，节约反应时间。对碱性物质与含有亚甲蓝的溶液的混合液进行光照，光照作为反应开始的必须条件。该方法操作过程简便，易于控制，能在较短时间范围内使亚甲蓝溶液快速褪色。并且原料碱性物质来源广泛，价格便宜，反应条件更加普遍。同时，通过本发明处理后的亚甲蓝溶液实现了完全褪色，当摇晃褪色后溶液时，虽然空气中氧气会进入溶液中，但不会发生氧化反应而变蓝。当该方法用于处理染料废水时，能够快速、稳定的去除染料废水中含有的亚甲蓝，使得其便于染料废水的处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明第一实施例提供的紫外分光光度计检测图谱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的亚甲蓝褪色的方法以及染料废水的处理方法进行具体说明。
一种亚甲蓝褪色的方法：
S1、将碱性物质与含有亚甲蓝的溶液混合溶解，得到第一混合溶液。
进一步地，碱性物质溶于所述含有亚甲蓝的溶液的浓度为0.0125-1mol/L，含有亚甲蓝的溶液的浓度为1-50mg/L。首先，配制1-50mg/L的亚甲蓝溶液，然后，将一定质量的固态碱性物质在搅拌状态下溶解于上述亚甲蓝溶液中，使得碱性物质在上述溶液中的浓度为0.0125-1mol/L。其中，将碱性物质溶解的过程会放出热量，这会加快后续氧化还原反应的进程，促进反应快速发生。同时，在后续的反应中，该浓度范围内的碱性溶液能够最大程度地与亚甲蓝反应，使得亚甲蓝能够完全被还原，进而使得含有亚甲蓝的溶液褪色。碱性物质作为还原剂与亚甲蓝发生氧化还原反应，其中亚甲蓝发生还原反应。
亚甲蓝化学式：C16H18N3ClS，中文命名：3,7-双(二甲氨基)吩噻嗪-5-翁氯化物，又称亚甲基蓝、次甲基蓝、次甲蓝、美蓝、品蓝，是一种芳香杂环化合物。被用作化学指示剂、染料、生物染色剂和药物使用。亚甲蓝的水溶液在氧化性环境中为蓝色。亚甲蓝的物理性质为绿色结晶或深褐色粉末。溶于水，溶液为天蓝色。溶于热乙醇及氯仿，不溶于乙醚、苯。
优选地，碱性物质为强碱或溶于水后形成强碱溶液的化合物。碱性物质采用强碱，加快了氧化还原反应的反应速率，提升了反应效率，使得氧化还原反应能够完全且快速的进行。
进一步地，强碱包括氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的至少一种。氢氧化钾与氢氧化钠具有良好的溶解性，能够完全溶解于水溶液中，促进氧化还原反应的发生。而氢氧化钙具有碱的通性，同样可以发生反应。氢氧化钠化学式为NaOH，俗称烧碱、火碱、苛性钠，为一种具有强腐蚀性的强碱，一般为片状或块状形态，易溶于水(溶于水时放热)并形成碱性溶液。氢氧化钠溶于水中会完全解离成钠离子与氢氧根离子，所以它具有碱的通性。
氢氧化钾化学式：KOH，白色粉末或片状固体。暴露于空气中时，易吸收二氧化碳和水分，逐渐变成碳酸钾。易溶于水，溶解时放出大量溶解热，有极强的吸水性，在空气中能吸收水分而溶解，并吸收二氧化碳逐渐变成碳酸钾。溶于乙醇，微溶于醚。有极强的碱性和腐蚀性，其性质与烧碱相似。能引起灼伤。易于吸收空气中的水分和CO2。
氢氧化钙是一种白色粉末状固体。化学式Ca(OH)2，俗称熟石灰、消石灰，加入水后，呈上下两层，上层水溶液称作澄清石灰水，下层悬浊液称作石灰乳或石灰浆。氢氧化钙是一种二元强碱，具有碱的通性，对皮肤，织物有腐蚀作用。
进一步地，溶于水后形成碱性溶液的化合物包括氢化钙、氢化钠、氧化钙中的至少一种。其中，氧化钙是一种无机化合物，它的化学式是CaO，俗名生石灰。物理性质是表面白色粉末，不纯者为灰白色，含有杂质时呈淡黄色或灰色，具有吸湿性。其与水反应生成氢氧化钙(Ca(OH)2)并产生大量热，有腐蚀性。
氢化钠化学式为NaH，是一种无机盐。有机合成中，氢化钠主要被用作强碱。氢化钠不溶于有机溶剂，溶于熔融金属钠，因此几乎所有与氢化钠有关的反应都于固体表面发生。氢化钠是有机合成中用途很广泛的强碱(pKa～36)。它可以夺取很多化合物中的质子而生成相应的钠化合物。其与水反应生成氢氧化钠。
氢化钙是一种常见化学试剂，化学式为CaH2。灰白色结晶或块状，极易潮解，用作还原剂、干燥剂、化学分析试剂等。化学反应活性很高，遇潮气、水或酸类发生反应，放出氢气并能引起燃烧。遇湿气和水分生成氢氧化物，腐蚀性很强。
上述物质溶于水后发生化学反应，进而生成对应的碱性溶液，产生大量的氢氧根离子，能够与亚甲蓝发生氧化还原反应。
同时，发生上述化学反应为放热反应，反应过程中会发出大量的热能，促进反应的进行。
S2、利用光源对第一混合溶液进行照射。
利用光源对第一混合溶液进行直接照射，为强碱与亚甲蓝反应提供必须的反应条件。若不进行光照，强碱与亚甲蓝不能进行反应，进而亚甲蓝溶液不能褪色。而进行光照后，亚甲蓝溶液迅速褪色。
其中，光源可以为自然光。自然光便能使得强碱与亚甲蓝发生反应，进而使得亚甲蓝褪色。直接利用大自然的光源，减少了能量的损耗，节约资源，反应条件温和，同时自然光易得，降低了对反应设备以及反应条件的要求。
优选地，光源还可为氙灯。氙灯是利用氙气放电而发光的电光源。由于灯内放电物质是惰性气体氙气，其激发电位和电离电位相差较小，因此，氙灯具有辐射光谱能量分布与日光相接近以及连续光谱部分的光谱分布几乎与灯输入功率变化无关，在寿命期内光谱能量分布也几乎不变的特点。由于氙灯的以上优点，使用氙灯可以解决在自然光的光照时间、光照强度以及光照频率不稳定的情况，使得反应能够人为控制，而不用受到自然的限制，增强了反应的可控性。
优选地，氙灯的功率为300-500W。亚甲蓝的还原反应在该功率范围内能够完全进行，同时，不会造成不要的能量浪费。氙灯的功率若低于300W，则该反应不能完全进行，含有亚甲蓝的溶液褪色不完全，即溶液颜色变浅但不会变为无色透明溶液。而氙灯的功率若高于500W，反应能够完全进行，含有亚甲蓝的溶液能够完全褪色，但是此时耗电量高，造成能量的浪费。
S3、对进行光照后的第一混合溶液进行紫外分光光度计检测。
在紫外分光光度计检测中亚甲蓝在664nm处有明显的吸收峰。因此，可根据第一混合溶液在664nm处的吸收峰强度变化来判断第一混合溶液中是否含有亚甲蓝。若不含有亚甲蓝，则664nm处的吸收峰的强度明显降低且趋于零。若含有亚甲蓝，则664nm处有强吸收峰。
一种染料废水的处理方法，通过上述亚甲蓝褪色的方法处理，将含有亚甲蓝的染料废水作为前述含有亚甲蓝的溶液。利用上述方法能够彻底清除染料中的亚甲蓝，而不会因为通入氧气而使得已经被还原的亚甲蓝再次被氧化，使得染料废水重新恢复颜色。而去除染料废水中亚甲蓝的方法的操作条件以及反应原料，简单易得，便于工业化。
一种亚甲蓝褪色的方法，该方法的原料来源广泛、价格便宜，反应条件易于实现、易得。该方法的操作过程简便，易于控制，能在较短时间范围内使亚甲蓝溶液快速褪色，在工业生产中具有巨大的潜在应用价值。同时，通过本方法处理的亚甲蓝溶液实现了完全褪色，当摇晃褪色后溶液时，虽然空气中氧气会进入溶液中，但不会发生氧化反应而变蓝。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
第一实施例
将不同质量的亚甲蓝溶于去离子水分别配制浓度为10mg/L、20mg/L和50mg/L的亚甲蓝溶液。分别量取上述3种浓度的亚甲蓝溶液各250ml，分别在上述3种溶液中加入10g的氢氧化钠(此时，碱的摩尔浓度为1mol/L)，搅拌使其溶解得到三个第一混合溶液。再将上述三个第一混合溶液分别放置在300W的氙灯光源下光照30min，取光照后的溶液用紫外分光光度计测定吸收光谱。结果如图1所示，从图1中可以看出未经光照的亚甲蓝溶液在664nm处有明显的吸收峰，而经过光照后亚甲蓝的主吸收峰(位于664nm处)强度明显降低，趋近于0，这证明亚甲蓝溶液基本完全褪色了。
第二实施例
将不同质量的亚甲蓝溶于去离子水分别配制浓度为1mg/L、3mg/L、5mg/L、10mg/L、15mg/L和20mg/L的亚甲蓝溶液。量取上述不同浓度的亚甲蓝溶液各20ml，并分别加入0.01g、0.02g、0.03g和0.04g的氢氧化钠(此时氢氧化钠的浓度依次为0.0125mol/L、0.025mol/L、0.0375mol/L、0.05mol/L)，搅拌使其溶解，分别得到第一混合溶液。在将上述第一混合溶液分别放置在300W的氙灯光源下光照一定时间直至亚甲蓝溶液完全褪色，记录完全褪色所需要的光照时间。测试结果见表1。
表1不同亚甲蓝浓度和不同氢氧化钠加入量条件下染料完全褪色所需时间
由表1可知，当氢氧化钠加入量固定时，亚甲蓝浓度越大，所需褪色时间越长；当亚甲蓝溶液浓度固定时，加入的氢氧化钠量越大，褪色所需时间越少。本实施例中最长褪色时间为340s，说明本发明提出的方法对于亚甲蓝染料废水的褪色具有高效性。
第三实施例
将不同质量的亚甲蓝溶于去离子水分别配制浓度为1mg/L、3mg/L、5mg/L、10mg/L、15mg/L和20mg/L的亚甲蓝溶液。量取上述不同浓度的亚甲蓝溶液各20ml，并分别加入0.014g的氢氧化钾(此时，碱的摩尔浓度为0.0125mol/L)，搅拌使其溶解分别得到第一混合溶液；再将上述第一混合溶液分别放置在300W、400W、500W的氙灯光源和自然太阳光直射下光照一定时间直至亚甲蓝溶液完全褪色，记录完全褪色所需要的光照时间。测试结果见表2。
表2不同亚甲蓝溶液浓度在不同光源照射下染料完全褪色所需时间
由表2可知，随着氙灯功率的增大，亚甲蓝溶液完全褪色所需时间减少。并且，在氙灯光源照射下，亚甲蓝的褪色效果要优于实际环境中的自然太阳光，但在自然太阳光照射下，对于亚甲蓝废水染料的褪色效果也十分明显(最长也只需要约20min)，这对于在实际中利用太阳能快速处理亚甲蓝染料废水有着重大意义。
第四实施例
将亚甲蓝溶于去离子水分别配制浓度为5mg/L的亚甲蓝溶液。分别称量上述溶液若干个，而后分别加入0.12g、0.24g、0.36g、0.48g、0.72g、0.96氢化钠(与水反应后得到的氢氧化钠的浓度为0.125mol/L、0.25mol/L、0.375mol/L、0.5mol/L、0.75mol/L、1mol/L)，0.105g、0.21g、0.315g、0.42g、0.63g、0.84g氢化钙(与水反应后得到的氢氧化钙的浓度为0.125mol/L、0.25mol/L、0.375mol/L、0.5mol/L、0.75mol/L、1mol/L)，0.14g、0.28g、0.42g、0.56g、0.84g、1.12g氢氧化钾(此时氢氧化钾的浓度为0.125mol/L、0.25mol/L、0.375mol/L、0.5mol/L、0.75mol/L、1mol/L)搅拌使其溶解，分别得到第一混合溶液。再将上述第一混合溶液分别放置在300W的氙灯光源下光照一定时间直至亚甲蓝溶液完全褪色，记录完全褪色所需要的光照时间。测试结果见表3。
表3不同碱性物质在光源照射下亚甲蓝染料完全褪色所需时间
根据表3可知，氢化钠作为碱性物质的时候，其溶于水生成氢氧化钠，作用与氢氧化钠作用效果一致，且其生成的氢氧化钠的浓度越高褪色时间越短。氢化钙作为碱性物质时，其溶于水的同时发生反应生成氢氧化钙，效果于氢氧化钙一致，且其生成的氢氧化钙的浓度越高褪色时间越短。氢化钠与氢氧化钾使亚甲蓝褪色的效果相当，即相同浓度的氢氧化钠与氢氧化钾使亚甲蓝褪色的效果相当。而氢化钙对亚甲蓝溶液褪色效果弱于氢氧化钾、氢化钠，即氢氧化钙对亚甲蓝溶液褪色效果弱于氢氧化钾、氢氧化钠。
综上所述，本发明将碱性物质溶解在亚甲蓝溶液中得到第一混合溶液。二者为溶液更便于后续的氧化还原反应的发生。采用的碱性物质溶于水的时候会发出热量，进一步地，加快后续的反应进程。而后对第一混合溶液进行光照。光照为该氧化还原反应的必须条件，若无光照则该反应不能正常进行，亚甲蓝不会发生反应进而不会褪色。同时，光照所采用的光源为易得的自然光或氙灯。该方法的操作条件温和、易于达到，降低对操作设备的要求。该方法操作过程简便、易于控制，能在短时间内使得亚甲蓝完全褪色。同时，在褪色后重新通入氧气后，褪色后的溶液也不会再重新染色。该方法能够稳定去除亚甲蓝，便于含有亚甲蓝染料的废水处理。
上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种亚甲蓝褪色的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将碱性物质与含有亚甲蓝的溶液混合溶解，得到第一混合溶液；
利用光源对所述第一混合溶液进行照射。
2.根据权利要求1所述的亚甲蓝褪色的方法，其特征在于，所述碱性物质为强碱。
3.根据权利要求2所述的亚甲蓝褪色的方法，其特征在于，所述强碱包括氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的亚甲蓝褪色的方法，其特征在于，所述碱性物质为溶于水后形成强碱溶液的化合物。
5.根据权利要求4所述的亚甲蓝褪色的方法，其特征在于，溶于水后形成所述强碱溶液的所述化合物包括氢化钙、氢化钠、氧化钙中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的亚甲蓝褪色的方法，其特征在于，所述碱性物质溶于所述含有亚甲蓝的溶液的浓度为0.0125-1mol/L。
7.根据权利要求1所述的亚甲蓝褪色的方法，其特征在于，所述光源为氙灯，所述氙灯的功率为300-500W。
8.根据权利要求1所述的亚甲蓝褪色的方法，其特征在于，所述光源为自然光。
9.根据权利要求1所述的亚甲蓝褪色的方法，其特征在于，所述含有亚甲蓝的溶液的浓度为1-50mg/L。
10.一种染料废水的处理方法，其特征在于，通过如权利要求1-9任意一项所述的亚甲蓝褪色的方法进行处理，并将含有亚甲蓝的染料废水作为所述含有亚甲蓝的溶液。
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