石墨烯纤维素复合气凝胶的制备及其对有机染料吸附性能研究文献综述

 2022-06-27 21:57:12

石墨烯/纤维素复合气凝胶的制备及其对有机染料吸附性能研究

有机染料

有机染料的种类

酸性软料

酸性染料是指在染料分子中含有酸性基团,又称阴离子染料,能与蛋白质纤维分子中的氨基以离子键相结合,在酸性、弱酸或中性条件下适用。主要为偶氮和蒽醌结构,少数是芳甲烷结构。染料和颜色一般都是自身有颜色,并能以分子状态或分散状态使其他物质获得鲜明和牢固色泽的化合物。酸性染料按其化学结构和染色条件的不同分为强酸性、弱酸性、酸性媒介、酸性络合染料等。

碱性染料

溶于水中呈阳离子状态,阳离子染料可溶于水,在水溶液中电离,生成带正电荷的有色离子的染料。染料的阳离子能与织物中第三单体的酸性基团结合而使纤维染色,是腈纶纤维染色的专用染料,具有强度高、色光鲜艳、耐光牢度好等特点。

有机染料的危害

对环境

染料废水中色度高,影响光线传播,水中氧含量下降,造成水中生物死亡,降低水体自净能力。染料中含有大量芳香族化合物,极易发生化学反应生成有毒物质另外水中重金属通过食物链传递到食物链项端,造成在生物体积累。废水中有机质含量高,氮磷含量丰富,极易造成水体富营养化。

对人体

有机染料按照化学结构的不同可以分为:偶氮染料、蒽醌染料、靛族染料、芳基甲烷染料、硫化染料、菁系染料和杂环染料等。不同化学结构的染料的用途略有不同,和人体接触方式以及接触时间也不一样,所以不同化学结构的染料对人体的危害也有不同。应用最为广泛的偶氮染料不但能够使人体皮肤过敏【1】,还能通过其产生的20多种致癌物质与人体DNA结合,诱发人体病变。蒽醌类染料同样能导致皮肤过敏,另外它还能破坏基因对,诱发癌变【2】.有一些芳基甲烷类染料除了致癌还会刺激眼睛,对眼睛产生危害。

有机染料的去除方法

生物法

生物法是微生物摄取污染物作为营养物质,通过自身呼吸作用来分解污染物,最终将简单无害的分解产物排出体外。根据微生物在处理构筑物中的生长状态,将其分为活性污泥法和生物膜法。由于微生物生长条件不一样,根据有氧条件的不同可分为好氧生物处理法、厌氧生物处理法、兼性厌氧生物法以及好氧-厌氧联合法。

好氧生物法是在溶解氧充足的条件下,利用好氧微生物的新陈代谢作用降解染料废水中的有机物,存在能耗高、生物膜污染等问题;厌氧生物处理是在没有游离氧存在环境下,利用兼性微生物或厌氧微生物降解有机物。厌氧法对染料中的发色基团有较好的降解效果,但不能完全分解致癌的芳香胺等中间产物。好氧-厌氧联合处理工艺,在一定程度上实现优势互补,提高染料废水处理效果,在实际工程中更具实用价值。邹海明等人【3】用曝气生物膜法降解染料废水,处理后达到达到《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92一级排放标准。总体上,生物法具有处理工艺流程较为成熟、处理废水量大、二次污染少以及成本低等优点,但微生物对外界因素(温度、pH值、营养成分等)较为敏感,另外染料废水中物质种类复杂、毒性强,构筑物设施要求场地较大,在一定程度上限制了生物法降解染料废水的应用。

化学法

电化学法

电化学法指通过从外界施加电场,使污染物在电极上直接或者间接发生电化学反应的过程,将有机染料无害物质的处理方法。近年来,人们将目光转向新型电极材料的研发,新电极材料的研发成功提高了电极氧化还原能力,也将提高电化学降解染料废水的效率。宋诗稳等【4】用活性炭粉末改性活性氧化铝电极,电化学降解染料废水,在优化条件下,对亚甲基蓝、番红花红T、溴甲酚绿以及混合染料废水脱色率均达到了80%以上。使用电化学法降解染料废水具有处理构筑物占地少、设备灵活、处理效果好等优点,但也存在能耗大、设备及运行成本高、易发生析氧、析氢副反应等缺点。

高级氧化法

1)化学氧化法

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