用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法
【專利摘要】一種用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，使用反膠束萃取法對染色廢水中的陰離子偶氮染料進(jìn)行移除，再通過反萃取將染料轉(zhuǎn)移至新的水相中，用于再次染色。本發(fā)明具有制備工藝簡單、成本低廉、環(huán)保、安全性高以及工業(yè)化實施容的優(yōu)點，更為重要的是染色廢水中的染料經(jīng)過反膠束萃取技術(shù)處理后染料與正戊醇均可以重復(fù)使用，染料重復(fù)使用率高，一方面解決了染色廢水排放的環(huán)境污染問題，另一方面具有顯著的成本優(yōu)勢。
【專利說明】用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及染色廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種染色廢水的反膠束萃取及回用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紡織工業(yè)是我國排放工業(yè)廢水量較大的部門之一，據(jù)不完全統(tǒng)計，每年排放的廢水已超過10億噸，居我國工業(yè)廢水排放量的前列，其中印染廢水排放量占紡織工業(yè)廢水的80 %左右，印染廢水中含有高濃度有機物，一旦排入江河，水體將消耗大量溶解氧，廢水中的染料能吸收光線，降低水體透明度，致使魚類和其它水生物死亡，破壞水體生態(tài)平衡，同時會造成有色水體，影響日光投射，妨礙水生物生長，因此紡織工業(yè)的環(huán)境污染問題主要是水污染。近幾年有機印染廢水的處理技術(shù)已呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢，國內(nèi)外常見的印染廢水處理方法主要包括生物法、物理吸附法和化學(xué)法等技術(shù)。生物法主要是通過生物菌體的絮凝、吸附和生物降解等作用對廢水中染料等污染物予以分離和降解。生物處理法因具有運營成本低和經(jīng)濟(jì)適用等特點在有機廢水處理中得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)對印染廢水以生物處理為主，占80%以上，尤以好氧生物處理法占絕大多數(shù)。但由于生物法對染料色度去除率不高，一般為50%左右，所以當(dāng)對于出水色度要求較高時，需輔以物理或化學(xué)法進(jìn)行處理，導(dǎo)致工藝比較繁瑣。有機廢水物理處理方法主要包括吸附法和膜法，其中應(yīng)用最多的是吸附法，研究人員使用炭塊、木頭、硅土、甘蔗、活性碳、礦渣和甘蔗灰等物質(zhì)對染料進(jìn)行有效的吸附，并且對吸附動力學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)地探討。這些吸附方法盡管對于染料的移除非常有效， 但是除了活性炭以外大部分吸附劑都難以重復(fù)使用。而對于使用活性炭作為吸附劑而言，這種方法是將活性炭和黏土等多孔物質(zhì)的粉末或顆粒與廢水混合，或讓廢水通過由其顆粒狀物組成的濾床，使廢水中的污染物質(zhì)被吸附在多孔物質(zhì)表面上或被過濾除去。該法對去除水中溶解性有機物非常有效，但它不能去除水中的膠體和疏水性染料，并且它只對陽離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能，使用范圍具有一定的局限性，并且其價格也非常昂貴。膜分離法是一種孔徑為分子大小的分離方法，該方法能夠?qū)⒛z體粒子與溶解聚合物分離，可有效地脫除沉淀不能除去的懸浮物。但是使用這種方法處理完印染廢水后還需要采用機械或化學(xué)方法去除雜質(zhì)，以減少分離膜的結(jié)垢，從而降低運轉(zhuǎn)費用，因此工藝比較繁瑣，價格也比較昂貴。在有機廢水處理中使用最多的化學(xué)法主要有絮凝法和化學(xué)氧化法兩類。絮凝法主要有混凝沉淀和混凝氣浮兩種方法，其原理是通過向廢水中添加絮凝劑，使原先溶于廢水或呈細(xì)微懸浮狀態(tài)的污染物在物理化學(xué)作用下集結(jié)成較大顆粒，從而易于與水分離，最終達(dá)到去除富集在廢水中污染物的目的，但是這種方法使染料與絮凝劑形成復(fù)合物，限制了染料的重復(fù)使用?；瘜W(xué)氧化法是當(dāng)前印染廢水處理的研究熱點，這種方法通常是以過氧化氫為氧化劑，使其與鐵離子結(jié)合在臭氧或紫外照射下(Fenton試劑)使染料等有機污染物被有效分解，甚至徹底降解礦化而轉(zhuǎn)化為無害的無機物(例如二氧化碳、水等)。盡管這種方法對于染料的降解非常有效，但是通常只能用于水中低濃度染料的去除，并且廢水中的染料被分解后不能重復(fù)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是提供一種用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，它使陰離子染料經(jīng)過反膠束萃取后與含有雜質(zhì)的廢水分離，使染料轉(zhuǎn)移到正戊醇的反膠束體系中，再通過后萃取液萃取回歸到新的水相中，用于再次染色。
[0004]本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，具體步驟如下:
[0005]I)對紡織品染色廢水進(jìn)行過濾處理；
[0006]2)反膠束前萃取，向步驟I)處理后的水體中加入前萃取液，染色廢水與前萃取液的體積比值范圍是3:1至1:3，并在室溫下對其進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁箶嚢韬蟮幕旌先芤涸谥亓ψ饔孟蚂o止分層，分為水相層和有機溶液層，在有機溶液層中形成用于回收染料的反膠束；所述前萃取液由十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇組成，重量比值范圍為1:1500~1:2500 ；
[0007]3)將分層后的水相層排出，換成新的水相，再向有機溶液層加入后萃取液，等待反膠束中的染料返回新的水相中，形成潔凈的染液；所述后萃取液為丁二酸二異辛酯磺酸鈉，其重量與步驟2)中正戊醇的比值范圍為1:1500~1:2500 ；
[0008]4)以步驟3)中的潔凈染液對紡織品進(jìn)行染色。
[0009]進(jìn)一步，步 驟2)中所述充分?jǐn)嚢璧臅r間為10至60分鐘。
[0010]進(jìn)一步，步驟2)中所述的靜止分層時間為10至60分鐘。
[0011]進(jìn)一步，步驟2)中所述前萃取液的十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇的重量比值范圍是1:1500ο
[0012]進(jìn)一步，步驟2)中所述前萃取液的十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇的重量比值范圍是I:2500ο
[0013]進(jìn)一步，步驟2)中所述前萃取液的十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇的重量比值范圍是1:2000。
[0014]進(jìn)一步，步驟3)中所述丁二酸二異辛酯磺酸鈉與正戊醇的重量比值是1:1500。
[0015]進(jìn)一步，步驟3)中所述丁二酸二異辛酯磺酸鈉與正戊醇的重量比值是1:2500。
[0016]進(jìn)一步，步驟3)中所述丁二酸二異辛酯磺酸鈉與正戊醇的重量比值是1:2000。
[0017]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
[0018]本發(fā)明使用反膠束萃取法對染色廢水中的陰離子偶氮染料進(jìn)行移除，再通過反萃取將染料轉(zhuǎn)移至新的水相中，用于再次染色。本發(fā)明具有制備工藝簡單、成本低廉、環(huán)保、安全性高以及工業(yè)化實施容的優(yōu)點，更為重要的是染色廢水中的染料經(jīng)過反膠束萃取技術(shù)處理后染料與正戊醇均可以重復(fù)使用，染料重復(fù)使用率高，一方面解決了染色廢水排放的環(huán)境污染問題，另一方面具有顯著的成本優(yōu)勢。
[0019]本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實現(xiàn)和獲得。【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]本發(fā)明的【專利附圖】

【附圖說明】如下。
[0021]圖1為本發(fā)明的流程示意圖；
[0022]圖2為反膠束萃取原理示意圖；
[0023]圖3為反膠束體系結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為使用反膠束萃取法在不同染料濃度下對活性紅195的移除曲線圖；
[0025]圖5為使用反膠束反萃取法在不同染料濃度下對活性紅195的回收數(shù)據(jù)圖；
[0026]圖6為反膠束萃取回用染料對棉織物的染色Κ/S曲線圖；
[0027]圖7為棉織物在常規(guī)水浴中的染色工藝。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029]反膠束是指將表面活性劑分散于連續(xù)非極性溶劑中，并且當(dāng)其濃度超過臨界值如臨界膠束濃度CMC時自發(fā)形成的一種納米級的穩(wěn)定聚集體。反膠束萃取技術(shù)是基于液-液萃取的原理，包括萃取和反萃取過程。在有機溶劑相和水相兩宏觀相界面間的表面活性劑層同鄰近的萃取物分子發(fā)生靜電吸引，接著兩界面形成含有萃取物的反膠束，然后擴(kuò)散到有機相中，實現(xiàn)了萃取物的萃取即前萃取過程，最后通過改變水相條件，如PH值、離子種類或離子強度，又可使萃取物從有機相中返回到水相中，實現(xiàn)了萃取物的反萃取即后萃取過程。本發(fā)明與傳統(tǒng)的印染廢水處理方法不同，更為重要的是印染廢水中的染料經(jīng)過反膠束萃取技術(shù)處理后染料與有機溶劑均可以進(jìn)行重復(fù)使用，具有明顯的成本優(yōu)勢。
[0030]本發(fā)明的前萃取液為十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇，重量比值為1:1500~1:2500 ；
[0031]后萃取液為丁二酸二異辛酯磺酸鈉，用量與前萃取液中正戊醇的重量比值為1:1500 ~1:2500。
[0032]本發(fā)明的反膠束經(jīng)過粒徑分析得到其水池直徑約為10~20nm，采用電導(dǎo)率儀得到其電導(dǎo)率在O~1.0 μ s/cm，其化學(xué)穩(wěn)定性好，HLB值低，對染料的萃取效果顯著。
[0033]具體工藝為:
[0034]I)對紡織品染色廢水進(jìn)行過濾處理，主要是清除染色加工過程中所產(chǎn)生的纖維碎屑；
[0035]2)反膠束前萃取:首先在染色廢水中加入萃取液，并在室溫下對其進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，接著使混合溶液在重力作用下靜止分層，此時染色廢水中的陰離子染料在陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨的靜電吸引作用下逐漸進(jìn)入到有機溶劑正戊醇中如圖2所示，最終達(dá)到染料從染色廢水中移除的目的，此時染料主要存在于溶劑相中的反膠束體系內(nèi)，如圖3所示；
[0036]3)反膠束反萃取:首先將步驟2)中的廢水換成新的自來水，接著在正戊醇中加入陰離子表面活性 劑丁二酸二異辛酯磺酸鈉，此時反膠束體系中的陰離子染料受到陰離子表面活性劑的排斥等作用而轉(zhuǎn)移到新的水相中，逐漸達(dá)到染料回收的目的，同時萃取液也可以重復(fù)使用于下一次的染料移除。
[0037]4)以回收的染料對羊毛、絲綢和棉等紡織品進(jìn)行染色，提高染料的利用率。[0038]本發(fā)明的有益效果在于:使用反膠束萃取法對印染廢水中陰離子偶氮染料進(jìn)行移除，這與傳統(tǒng)的印染廢水處理方法不同，具有制備工藝簡單、成本低廉、環(huán)境友好、安全性高以及工業(yè)化實施容易等優(yōu)點，更為重要的是染色廢水中的染料經(jīng)過反膠束萃取技術(shù)處理后染料與有機溶劑均可以進(jìn)行重復(fù)使用，染料重復(fù)使用率高，該方法一方面減小了印染廢水排放的環(huán)境污染問題，另一方面具有明顯的成本優(yōu)勢，因此具有十分廣闊的發(fā)展前景。
[0039]實施例1
[0040]本實施例對100mL濃度0.2g/L的活性紅195染色廢水進(jìn)行萃取，前萃取液300ml，其中前萃取液與反萃取液中各組分為:
[0041]前萃取液:十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇，重量比值為1:2000 ；
[0042]后萃取液:丁二酸二異辛酯磺酸鈉，用量與前萃取液中正戊醇的重量比值為1:2000。
[0043]具體步驟為:
[0044]I)對紡織品染色廢水進(jìn)行過濾處理，主要是清除染色加工過程中所產(chǎn)生的纖維碎屑；
[0045]2)反膠束前萃取:首先在染色廢水中加入萃取液，并在15度溫度下對其進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌時間為60分鐘，接著使混合溶液在重力作用下靜止分層，靜止時間為60分鐘，此時染色廢水中的陰離子染料在陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨的靜電吸引作用下逐漸進(jìn)入到有機溶劑正戊醇中如圖2所示，最終達(dá)到染料從染色廢水中移除的目的，此時染料王要存在于溶劑相中的反I父束體系內(nèi)，如圖3所不；
[0046]3)反膠束反萃取:首先將步驟2)中的廢水換成新的自來水，接著在正戊醇中加入陰離子表面活性劑丁二酸二異辛酯磺酸鈉，此時反膠束體系中的陰離子染料受到陰離子表面活性劑的排斥等作用而轉(zhuǎn)移到新的水相中，等待時間為60分鐘，逐漸達(dá)到染料回收的目的，同時萃取液也可以重復(fù)使用于下一次的染料移除。
[0047]4)以回收的染料對羊毛、絲綢和棉等紡織品進(jìn)行染色，提高染料的利用率。
[0048]在前萃取過程中，活性紅195的移除率達(dá)到99% ;在后萃取過程中，活性紅195轉(zhuǎn)移至新水的回收率為98%。
[0049]實施例2
[0050]本實施例對100mL濃度0.6g/L的活性紅195染色廢水進(jìn)行萃取，前萃取液165ml，其中前萃取液與反萃取液中各組分為:
[0051]前萃取液:十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇，重量比值為1:1500 ;
[0052]后萃取液:丁二酸二異辛酯磺酸鈉，用量與前萃取液中正戊醇的重量比值為1:1500。
[0053]具體步驟為:
[0054]I)對紡織品染色廢水進(jìn)行過濾處理，主要是清除染色加工過程中所產(chǎn)生的纖維碎屑；
[0055] 2)反膠束前萃取:首先在染色廢水中加入萃取液，并在25度溫度下對其進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌時間為30分鐘，接著使混合溶液在重力作用下靜止分層，靜止時間為30分鐘，此時染色廢水中的陰離子染料在陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨的靜電吸引作用下逐漸進(jìn)入到有機溶劑正戊醇中如圖2所示，最終達(dá)到染料從染色廢水中移除的目的，此時染料王要存在于溶劑相中的反I父束體系內(nèi)，如圖3所不；
[0056]3)反膠束反萃取:首先將步驟2)中的廢水換成新的自來水，接著在正戊醇中加入陰離子表面活性劑丁二酸二異辛酯磺酸鈉，此時反膠束體系中的陰離子染料受到陰離子表面活性劑的排斥等作用而轉(zhuǎn)移到新的水相中，等待時間為30分鐘，逐漸達(dá)到染料回收的目的，同時萃取液也可以重復(fù)使用于下一次的染料移除。
[0057]4)以回收的染料對羊毛、絲綢和棉等紡織品進(jìn)行染色，提高染料的利用率。
[0058]在前萃取過程中，活性紅195的移除率達(dá)到91% ;在后萃取過程中，活性紅195轉(zhuǎn)移至新水的回收率為90%。
[0059]實施例3
[0060]本實施例對100mL濃度1.0g/L的活性紅195染色廢水進(jìn)行萃取，前萃取液30ml，其中前萃取液與反萃取液中各組分為:
[0061]前萃取液:十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇，重量比值為1:2500 ；
[0062]后萃取液:丁二酸二異辛酯磺酸鈉，用量與前萃取液中正戊醇的重量比值為1:2500。
[0063]具體步驟為:
[0064]I)對紡織品染色廢水進(jìn)行過濾處理，主要是清除染色加工過程中所產(chǎn)生的纖維碎屑；
[0065]2)反膠束前萃取:首先在染色廢水中加入萃取液，并在35度溫度下對其進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌時間為10分鐘，接著使混合溶液在重力作用下靜止分層，靜止時間為10分鐘，此時染色廢水中的陰離子染料在陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨的靜電吸引作用下逐漸進(jìn)入到有機溶劑正戊醇中如圖2所示，最終達(dá)到染料從染色廢水中移除的目的，此時染料王要存在于溶劑相中的反I父束體系內(nèi)，如圖3所不；
[0066]3)反膠束反萃取:首先將步驟2)中的廢水換成新的自來水，接著在正戊醇中加入陰離子表面活性劑丁二酸二異辛酯磺酸鈉，此時反膠束體系中的陰離子染料受到陰離子表面活性劑的排斥等作用而轉(zhuǎn)移到新的水相中，等待時間為10分鐘，逐漸達(dá)到染料回收的目的，同時萃取液也可以重復(fù)使用于下一次的染料移除。
[0067]4)以回收的染料對羊毛、絲綢和棉等紡織品進(jìn)行染色，提高染料的利用率。
[0068]在前萃取過程中，活性紅195的移除率達(dá)到81% ;在后萃取過程中，活性紅195轉(zhuǎn)移至新水的回收率為78%。
[0069]將本發(fā)明回收的染色水體用于棉織物染色工藝，首先將經(jīng)過預(yù)處理的約1.0g棉織物置于50ml規(guī)定染料濃度的染料水溶液中，在55°C開始入染，染色10分鐘后加入50%的氯化鈉，續(xù)染15分鐘后再加入50%的氯化鈉，接著再染色15分鐘后加入規(guī)定濃度的碳酸鈉進(jìn)行固色，固色30分鐘后取出試樣，用冷水洗滌、皂煮、水洗和烘干，最后采用電腦測配色儀測定染色棉織物的染色表面深度Κ/S曲線，如圖6所示。
[0070]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，其特征在于，具體步驟如下: 1)對紡織品染色廢水進(jìn)行過濾處理； 2)反膠束前萃取，向步驟I)處理后的水體中加入前萃取液，染色廢水與前萃取液的體積比值范圍是3:1至1:3，并在室溫下對其進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使攪拌后的混合溶液在重力作用下靜止分層，分為水相層和有機溶液層，在有機溶液層中形成用于回收染料的反膠束；所述前萃取液由十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇組成，重量比值范圍為1:1500~1:2500 ； 3)將分層后的水相層排出，換成新的水相，再向有機溶液層加入后萃取液，等待反膠束中的染料返回新的水相中，形成潔凈的染液；所述后萃取液為丁二酸二異辛酯磺酸鈉，其重量與步驟2)中正戊醇的比值范圍為1:1500~1:2500 ； 4)以步驟3)中的潔凈染液對紡織品進(jìn)行染色。
2.如權(quán)利要求1所述的用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，其特征在于，步驟2)中所述充分?jǐn)嚢璧臅r間為10至60分鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，其特征在于，步驟2)中所述的靜止分層時間為10至60分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，其特征在于，步驟2)中所述前萃取液的十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇的重量比值范圍是1:1500。
5.如權(quán)利要求1所述的用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，其特征在于，步驟2)中所述前萃取液的十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇的重量比值范圍是1:2500。
6.如權(quán)利要求1所述的用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，其特征在于，步驟2)中所述前萃取液的十六烷基三甲基溴化銨和正戊醇的重量比值范圍是1:2000。
7.如權(quán)利要求1所述的用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，其特征在于，步驟3)中所述丁二酸二異辛酯磺酸鈉與正戊醇的重量比值是1:1500。
8.如權(quán)利要求1所述的用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，其特征在于，步驟3)中所述丁二酸二異辛酯磺酸鈉與正戊醇的重量比值是1:2500。
9.如權(quán)利要求1所述的用于紡織品染色廢水的反膠束染料萃取及回用方法，其特征在于，步驟3)中所述丁二酸二異辛酯磺酸鈉與正戊醇的重量比值是1:2000。
【文檔編號】C09B67/36GK103964531SQ201410209600
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】易世雄, 孫勝, 賀小琳 申請人:西南大學(xué)