CN108773871B - 一种芳纶染色废水中载体回收利用的方法 - Google Patents

一种芳纶染色废水中载体回收利用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种芳纶染色废水中载体回收利用的方法，属于印染废水处理领域。本发明包括以下步骤：废液的稀释，染料的吸附，再吸附，分离，再利用。本发明公开的对芳纶染色废水中载体回收利用的方法，工艺简单，操作方便。主要的吸附剂来源丰富，吸附效果较好。本发明采用较低成本的吸附剂可实现较高成本的载体的回收再利用，节约资源，节省成本。

Description

一种芳纶染色废水中载体回收利用的方法
技术领域
本发明涉及一种芳纶染色废水中载体回收利用的方法，属于印染废水处理领域。
背景技术
芳纶纤维是一种高强度、高性能的纤维，芳纶具有很高的结晶度和玻璃化温度而难以染色。高温载体染色是迄今为止染芳纶最经济可行的方法，采用的染料可用阳离子染料。芳纶染色载体(又称芳纶溶胀剂)在高温条件下可以显著提高芳纶纤维的溶胀度，它既能加快染料在芳纶内部的扩散速率，又能明显增加芳纶纤维对染料的吸收量，提高得色深度。芳纶纤维的载体染色机理与涤纶纤维的类似，加入染色载体来降低其染色温度，使染色过程容易进行。
芳纶染色中载体的使用量较大，可达40g/L，加上芳纶染色用载体成本较高，所以迫切需要研究出有效的载体回收重复利用的方案，现在虽然可以将染色后载体与水分离，但无法将染料从载体中除去，使载体无法在染色中循环使用。
现有工厂对染色残液中载体处理方式是直接将含载体残液排入污水处理系统当作污水处理，现有污水处理技术主要有生物处理法，化学混凝法，化学氧化法等，可将有机物等氧化分解或降解，但耗费成本大，且助剂等无法回收再用，造成原料的浪费，导致生产成本和处理成本增加。
发明内容
本发明的目的：提供一种对芳纶染色废水中载体回收利用的方法，为工业化生产提供借鉴作用。
芳纶染色废水在自然温度条件下可以分层，上层水相，下层载体相，阳离子染料在两相中均可溶，且具有一定的两相分配比。本发明利用坡缕石土对阳离子染料的吸附作用，将阳离子染料吸附，再过滤除去吸附剂，即可达到脱色的目的，再分液得到载体。
本发明所述方法主要包括以下步骤：
(1)废液的稀释：将芳纶染色废水静置分层，上层为水相，下层为载体有机相，通过加水调控上层中的染料浓度低于0.2g/L；
(2)染料的吸附：向步骤(1)的芳纶染色废水中添加坡缕石土，在室温下搅拌一段时间，然后过滤除去坡缕石土，所得滤液即为回收得到的载体。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)染料的吸附：按照0.8～1.0g/L的添加量，向步骤(1)的芳纶染色废水中添加坡缕石土，在20～40℃，100～300转/min下搅拌1～4h，过滤除去坡缕石土。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)染料的吸附：按照1.0g/L的添加量，向到步骤(1)的芳纶染色废水中添加坡缕石土，在约20℃，300转/min下搅拌2h，过滤除去坡缕石土。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)染料的吸附：按照1.0g/L的添加量，向到步骤(1)的芳纶染色废水中添加60℃烘干72h的坡缕石土，在约20℃，300转/min下搅拌2h，过滤除去坡缕石土。
在本发明的一种实施方式中，在步骤(2)的基础上，再向滤液中加入坡缕石土进一步吸附染料。
在本发明的一种实施方式中，包括以下步骤：
(4)废液的稀释：将芳纶染色废水静置分层，上层为水相，下层为载体有机相，将1L的上层水相染液用清水稀释至染料浓度0.2g/L以下；
(5)染料的吸附：按照1.0g/L的添加量，向到步骤(1)的芳纶染色废水中添加60℃烘干72h的坡缕石土，在约20℃，300转/min下搅拌2h，过滤除去坡缕石土；
(6)再吸附：再加入0.5g的坡缕石土进行2步骤的搅拌过滤，根据实际染料的浓度，可以进行第三次加入0.5g坡缕石土进行吸附，一般只需两次；
(7)分离：经过吸附和再吸附之后，将步骤载体和废水通过分液法分离，得到回收的载体，回收的载体含水量在10.1％，有效载体含量为89.9％。
脱色后经分液回收后的载体可以进行再利用，例如按以下操作进行染色再使用，2g芳纶织物，将染浴设定到60℃，浴比1：50，加40g/I载体(深色多加一些)，用醋酸调pH到4-5，2g/L匀染剂，运行15分钟；加1％(o.w.f)染料(已溶解)，60℃运行5分钟，2℃/min加热到80℃；加40g/l氯化钠，分3或4次加(45min加完)，1.50℃/min加热到130℃，运行60-90分钟。在冷却到70-80℃，排液，在80-85℃清洗。
本发明具有如下有益效果：本方案采用较低成本的吸附剂可实现较高成本的载体的回收再利用，所得回收载体的含水量在10.1％，有效载体含量为89.9％(有效载体表示回收载体的质量相当于产生效果的纯载体的质量，即1kg回收载体的使用效果相当于0.899kg纯载体的使用效果)。节约资源，节省成本。
具体实施方式
实施例1
将50mL芳纶染色载体和50mL浓度为0.1g/L的阳离子红GRL按体积比1：1混合作为染液。先加热至水沸腾1h再冷却至室温(约23℃)，得到混合液，作为模拟芳纶染色废水。在混合液中加入粉状活性炭1.0g在室温条件下，300/min搅拌2h，过滤掉固体成分，得到清液，分液得到回收载体a。
实施例2
将50mL芳纶染色载体和50mL浓度为0.1g/L的阳离子红GRL按体积比1：1混合作为染液。先加热至水沸腾1h再冷却至室温(约23℃)，得到混合液，作为模拟芳纶染色废水。在混合液中加入200目活性白土1.0g在室温条件下，300/min搅拌2h，过滤掉固体成分，得到清液，分液得到回收载体b。
实施例3
将50mL芳纶染色载体和50mL浓度为0.1g/L的阳离子红GRL按体积比1：1混合作为染液。先加热至水沸腾1h再冷却至室温(约23℃)，得到混合液，作为模拟芳纶染色废水。在混合液中加入200目坡缕石土1.0g在室温条件下，300/min搅拌2h，过滤掉固体成分，得到清液，分液得到回收载体c。
实施例4
以紫外分光光度计测量实施例1～3中过滤到固体成分之后的清液的吸光度，阳离子红X-GRL的最大吸收波长为531.50nm：
Figure BDA0001684140450000031
式中A为吸光度；T为透光率；ε为摩尔吸收系数；根据吸光度可以推得被测染液的浓度C，进而得到剩余染料量。由于染料投入量已知，则可计算得到吸附剂对染料的吸附率：
Figure BDA0001684140450000032
结果表明，实施例1～3中，各吸附剂对染料的吸附率分别为90.5％，85.6％和99.5％，可有效地将载体与染料分离开，实现载体的回收。
实施例5
分别利用回收载体c和原纯载体进行芳纶1313阳离子染料上染率测试，染色过程为：
将染浴设定到60℃，浴比1：50，2g纤维
1)4g回收载体c或原纯载体(深色多加一些)，用醋酸调pH到4-5，2g/L匀染剂，运行15分钟，
2)加1％o.w.f阳离子红X-GRL染料(已溶解)，60℃运行5分钟，2℃/min加热到80℃，
3)4g氯化钠，分3或4次加(45min加完)，1.50℃/min加热到130℃，运行90分钟；再冷却到70-80℃，排液，在80-85℃清洗。
测得回收载体c和原纯载体上染率为85.19％和86.34％。回收载体与原载体的上染率接近，效果可以接受，这说明回收到的脱色载体具有在利用价值。
不同吸附剂对吸附染料、回收载体的效果的影响：
25.0℃下，1.00g吸附剂吸附含40g载体、0.2g/L阳离子红GRL的1L染液，300r/min搅拌2h过滤，结果如表1所示，三种吸附剂对阳离子红X-GRL都有不同效果的吸附，其中坡缕石土对染料的吸附率最高，回收率也最高，活性白土的吸附率最低，回收率最低。坡缕石土对阳离子染料X-GRL的吸附能力最强。
表1不同吸附剂吸附效果比较
吸附剂种类 染料吸附率％ 回收率％ 上染百分率％
活性炭粉状 90.5 98.24 84.84
活性白土200目粉状 85.6 95.37 83.51
坡缕石土200目粉状 99.5 98.64 85.19
表1中，回收率的计算公式为：
Figure BDA0001684140450000041
m回收为回收的载体质量，m投入为投入的载体质量。
上染百分率的计算公式为：
Figure BDA0001684140450000042
m投入为投入的染料质量；m回收为残液中剩余的染料质量。
坡缕石土对不同染料浓度的染液中的染料吸附效果、载体回收效果的影响：
1.00g坡缕石在25.0℃下，吸附1L含40g载体、不同浓度的阳离子红GRL的染液，300r/min搅拌2h。如表2所示，在载体回收率接近时，随着染料的浓度增加，坡缕石土的染料吸附率不断下降，而染料浓度在0.2g/L以下时，坡缕石土对染料的吸附率可以保持在99％以上，吸附效果较好，而当染料浓度在0.2g/L时，染料吸附率会迅速下降，为了保持足够的染料吸附率，将染液浓度稀释到0.20g/L，利于脱色回收载体。
表2坡缕石土在不同染料浓度下的染料吸附效果
染液浓度g/L 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
染料吸附率％ 99.99 99.95 99.89 99.5 92.86 80.23 59.86 42.13
回收率％ 98.63 98.62 98.61 98.64 98.59 98.63 98.59 98.61
搅拌时间对染料吸附效果、载体回收效果的影响：
1.00g坡缕石土在25.0℃下，吸附1L含40g载体、0.20g/L的阳离子红GRL的染液，300r/min搅拌不同时间。如表3所示，随着搅拌时间增加，坡缕石土对染料的吸附率不断提高，但当时间在2h以后时，染料吸附率增速很小，已经可以达到99.5％以上，所以搅拌时间保持2h左右。
表3搅拌时间对染料吸附率影响
Figure BDA0001684140450000051
坡缕石土的用量对染料吸附效果、载体回收效果的影响：
固定含40g载体、染料量为0.2g阳离子红X-GRL的染液1L，改变加入的坡缕石土量，300r/min搅拌2h。如表4所示，染料量一定时，随着坡缕石土量的增加，染料的吸附率不断增加，在染料量为0.2g时，加入1.0g坡缕石土可以对染料达到99.5％的吸附率。而坡缕石土投入量继续增加后，染料吸附率增速很小。吸附剂投入与染料吸附率不成正比，所以选择1.0g坡缕石土既可以保持相当高的染料吸附率，也可以充分利用坡缕石土。
表4坡缕石土的用量对染料吸附的影响
Figure BDA0001684140450000061
坡缕石土的粒径对染料吸附效果、载体回收效果的影响：
固定含40g载体、染料量为0.2g阳离子红X-GRL的染液1L，加入不同目数的坡缕石土1.0g，300r/min搅拌2h。结果如表5所示，随着坡缕石细度增加，对染料的吸附能力也不断增加，当细度在200目时，染料吸附率增加到99.5％，而坡缕石土的细度继续增加，染料吸附率基本接近，所以坡缕石土细度选用200目。
表5坡缕石土的细度对染料吸附率影响
Figure BDA0001684140450000062
温度对染料吸附效果、载体回收效果的影响：
固定含40g/L载体、染料量为0.2g阳离子红X-GRL的染液1L，加入200目的坡缕石土1.0g，于不同温度下300r/min搅拌2h。如表6所示，随着温度增加，坡缕石土的吸附率不断下降，由于吸附过程是放热过程，所以应该保持较低的吸附温度，常温下20℃时染料吸附效果最佳。
表6脱色温度对脱色率影响
Figure BDA0001684140450000063
固定含40g载体、染料量为0.2g阳离子红X-GRL的染液1L，加入200目坡缕石土1.0g，不同转速搅拌2h。如表7所示，转速不超过300r/min时，搅拌速度越快，坡缕石土对染料的吸附率越高，300r/min以后染料吸附率达到99.5，继续增加搅拌速度，染料吸附率基本保持不变，所以选择搅拌速度为300r/min。
表7脱色时的搅拌速度对脱色率影响
Figure BDA0001684140450000071
根据表1-7，可以选择出合适的工艺流程：200坡缕石土在20℃左右，在300r/min搅拌2h，0.2g染料可用1.00g坡缕石土吸附，染料吸附率可以达到99.5％，回收率可以达到98.4％，上染率与原载体接近。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种对芳纶染色废水中的载体进行回收利用的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)废液的稀释：将芳纶染色废水静置分层，上层为水相，下层为载体有机相，通过加水调控上层中的染料浓度低于0.2g/L；
(2)染料的吸附：向步骤(1)的芳纶染色废水中添加坡缕石土，在室温下搅拌一段时间，然后过滤除去坡缕石土，所得滤液即为回收得到的载体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)染料的吸附：按照0.8～1.0g/L的添加量，向步骤(1)的芳纶染色废水中添加坡缕石土，在20～40℃，100～300转/min下搅拌1～4h，过滤除去坡缕石土。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)染料的吸附：按照1.0g/L的添加量，向到步骤(1)的芳纶染色废水中添加坡缕石土，在20℃，300转/min下搅拌2h，过滤除去坡缕石土。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，步骤(2)染料的吸附：按照1.0g/L的添加量，向到步骤(1)的芳纶染色废水中添加60℃烘干72h的坡缕石土，在20℃，300转/min下搅拌2h，过滤除去坡缕石土。
5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，在步骤(2)的基础上，再向滤液中加入坡缕石土进一步吸附染料。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(2)的基础上，再向滤液中加入坡缕石土进一步吸附染料。
7.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废液的稀释：将芳纶染色废水静置分层，上层为水相，下层为载体有机相，将1L的上层水相染液用清水稀释至染料浓度0.2g/L以下；
(2)染料的吸附：按照1.0g/L的添加量，向到步骤(1)的芳纶染色废水中添加60℃烘干72h的坡缕石土，在约20℃，300转/min下搅拌2h，过滤除去坡缕石土；
再吸附：再加入0.5g的坡缕石土进行步骤(2)的搅拌过滤，根据实际染料的浓度，进行第三次加入0.5g坡缕石土进行吸附。
8.根据权利要求1～7任一所述的方法制备得到的载体。
9.权利要求8所述载体在芳纶纤维中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，2g芳纶织物，将染浴设定到60℃，浴比1：50，加40g/L载体，用醋酸调pH到4-5，2g/L匀染剂，运行15分钟；加1％o.w.f染料，60℃运行5分钟，2℃/min加热到80℃；加40g/L氯化钠，分3或4次加，1.50℃/min加热到130℃，运行60-90分钟，在冷却到70-80℃，排液，在80-85℃清洗。
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