廢棄茶葉渣處理含酚廢水的研究

　　摘 要：用FeCl3、AlCl3、FeSO4對茶渣進(jìn)行改性，研究改性后的茶渣對含酚廢水的吸附性能。探討了溶液的初始濃度、pH值和時(shí)間及溫度等因素對吸附性能的影響，并探討了等溫吸附過程。結(jié)果表明，F(xiàn)eCl3對茶渣的改性效果最好，用此改性茶渣對苯酚進(jìn)行吸附，在溶液pH為9.0，苯酚初始溶度為200mg/L，投加200目改性茶渣2.5g，溫度50℃下吸附60min時(shí)吸附效果最好，最大吸附量為8.5mg/g。
　　關(guān)鍵詞：改性茶渣；含酚廢水；吸附
　　1 緒論
　　隨著工業(yè)化的發(fā)展，排向環(huán)境中的含酚廢水越來越多，由于其具有很強(qiáng)的毒性，已經(jīng)受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注。目前含酚廢水的傳統(tǒng)處理方法主要有萃取法、生物處理法；新興技術(shù)則有光催化技術(shù)、臨界水氧化技術(shù)、電催化技術(shù)、超聲降解技術(shù)[1]。茶葉渣是沖泡后的茶葉渣滓。茶葉和茶湯中含有多種多樣的含氧、氮、磷和硫的活性基團(tuán)這些基團(tuán)在適宜條件下與金屬離子發(fā)生不同反應(yīng)，使多種金屬離子沉淀。國內(nèi)茶葉的吸附研究處于起步階段，茶葉作為吸附材料，對金屬離子的吸附已有許多報(bào)道[2]，但對有機(jī)分子的吸附研究較少。本研究通過改性過的茶葉渣來處理含酚廢水，旨在找到一種新的以廢治廢的含酚廢水處理技術(shù)。
　　2 實(shí)驗(yàn)部分
　　2.1 試劑與儀器
　　試劑：茶葉（市售綠茶）；氯化銨；氨水；鐵氰化鉀；4-氨基安替比林，苯酚、三氯化鐵、硫酸亞鐵等均為分析純。
　　儀器：So8-h2調(diào)速振蕩器、T6新悅可見分光光度計(jì)、PHS-3C型酸度計(jì)、SHA-B水浴恒溫振蕩器。
　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法
　　2.2.1 茶葉渣的制備和茶渣改性的方法
　　將市售綠茶浸泡2次：第一次用90℃自來水浸泡，浸泡時(shí)間為12h；后將茶湯濾去，再加蒸餾水浸泡12h。浸泡完后過濾，將濾后的茶葉在烘箱中110℃下烘干后，研磨成粉末，并分別用200目，100目，80目，60目，40目，10目的篩子進(jìn)行分類。放置在干燥皿中備用[3]。室溫下，取1g茶葉渣置于1.5mol/L的改性劑中攪拌1h，然后用真空泵進(jìn)行抽濾，再將其置于105℃下烘干24h，即得到改性茶葉，改性茶葉放置干燥皿中備用。
　　2.2.2 改性茶葉渣對含酚廢水的去除效果實(shí)驗(yàn)
　　室溫下，稱取一定量的改性茶葉，加入盛有一定濃度模擬苯酚溶液的錐形瓶中，調(diào)節(jié)pH，在恒溫振蕩器上震蕩吸附至平衡，取上層清液3份，做平行實(shí)驗(yàn)，用分光光度法（λ=510nm）測定其中苯酚殘余濃度。
　　3 結(jié)果與分析
　　3.1 改性劑的選擇
　　在苯酚濃度為40mg/L；溶液體積為50mL；粒徑100目的改性茶葉渣加入1g的條件下，考察不同改性劑對苯酚吸附效果的影響，其中改性劑的濃度均為1.5mol/L，做三組平行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表1。
　　由此可見加入改性劑后吸附性能有所提高，在三種改性劑中，三氯化鐵的改性效果最好，氯化鋁次之，硫酸亞鐵最差。因此，以下實(shí)驗(yàn)均選用三氯化鐵改性后的茶渣作為吸附劑。
　　表1 改性劑的選擇實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　3.2 茶渣的粒徑對吸附量的影響
　　分別向6組50mL的100mg/L模擬含酚廢水中加入200目、100目、80目、60目、40目、10目改性后茶渣1g，調(diào)節(jié)pH為2，常溫下震蕩60min，過濾后得上清液，測定吸光度。研究茶渣粒徑與對吸附量的影響。如圖1。
　　由圖1可以看出，茶渣對苯酚的吸附量隨著茶渣粒徑的減小而增大，當(dāng)茶渣的粒徑小于100目時(shí)，對吸附的影響不大，因此實(shí)驗(yàn)選擇100目的茶渣做吸附劑。
　　3.3 溶液初始濃度對吸附量的影響
　　配制50mL濃度分別為40.0mg/L、60.0mg/L、80.0mg/L、100.0mg/L、150.0mg/L、200.0mg/L、300.0mg/L和500.0mg/L的苯酚溶液，調(diào)節(jié)pH為2，稱取1g的100目的改性茶渣8份，分別放入各苯酚溶液中，將溶液在室溫下振蕩60min后，取出測量吸光度值，研究溶液初始濃度對苯酚吸附量的影響，結(jié)果如圖2。
　　圖2 室溫下，初始濃度對吸附量的影響
　　由圖2可知，室溫下，隨著初始濃度的增加，吸附量增加。當(dāng)初始濃度大于200mg/L時(shí)，吸附量變化不大，說明初始濃度在200mg/L時(shí)，改性茶葉吸附達(dá)到飽和。所以以下實(shí)驗(yàn)，苯酚溶液初始濃度均選用200mg/L。
　　3.4 pH對吸附量的影響
　　配制50mL濃度為200mg/L的苯酚溶液6份，并調(diào)節(jié)pH分別為3、5、7、9、11和12，分別加入用氯化鐵改性好的茶渣1g，將苯酚溶液置于振蕩器中振蕩60min，研究pH對苯酚溶液吸附量的影響，結(jié)果如圖3。
　　圖3 在200mg/L的初始濃度下，pH對吸附量的影響
　　由圖3可知，在初始濃度200mg/L下，溶液pH值在1.0至9.0時(shí)，改性茶葉對苯酚的吸附量隨著pH的增大而增大；當(dāng)溶液pH大于9.0時(shí)，隨著溶液pH值的增大，吸附量反而減小。這是由于pH過高，改性茶葉上的Fe3+生成Fe（OH）3沉淀而解吸到溶液中，影響了吸附，所以最佳吸附pH為9.0。以下實(shí)驗(yàn)溶液的pH均調(diào)為9.0。
　　3.5 吸附時(shí)間對吸附量的影響
　　配制50mL濃度為200mg/L的苯酚溶液7份，調(diào)節(jié)pH為9.0，分別向苯酚溶液中加入1g改性茶葉，調(diào)節(jié)振蕩器時(shí)間為70min，每隔十分鐘取出一瓶，研究吸附時(shí)間對苯酚溶液吸附量的影響，結(jié)果見圖4。
　　圖4 吸附時(shí)間對吸附量的影響
　　由圖4可知，初始濃度200mg/L，pH為9.0時(shí)，吸附量隨著時(shí)間的增長而增加，當(dāng)吸附時(shí)間達(dá)到60min后，吸附量基本保持不變，達(dá)到吸附平衡。開始時(shí)吸附很快是由于苯酚主要吸附在三氯化鐵改性茶葉的表面，隨著吸附時(shí)間的延長，苯酚逐漸進(jìn)入三氯化鐵改性茶葉的孔隙而被吸附，因?yàn)楸椒油ㄟ^茶葉孔隙阻力增大，傳質(zhì)速度減慢，吸附率隨吸附時(shí)間緩慢增加，直至達(dá)到吸附平衡。為保證達(dá)到吸附平衡，后面的實(shí)驗(yàn)吸附時(shí)間選為60min。

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