本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種亞甲藍(lán)褪色的方法以及染料廢水的處理方法。
背景技術(shù)：
亞甲藍(lán)廣泛應(yīng)用于化學(xué)指示劑、染料、生物染色劑和藥物等方面。特別是在染色行業(yè)，用于制造墨水等，用量較大。然而，亞甲藍(lán)由于自身的毒性及難以去除對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害，對(duì)人體也會(huì)造成不可恢復(fù)的損傷。因此，需要對(duì)含有亞甲藍(lán)的廢水進(jìn)行后處理，以去除亞甲藍(lán)，進(jìn)而保護(hù)環(huán)境以及人體健康?，F(xiàn)有技術(shù)使用葡萄糖去除亞甲藍(lán)使得溶液褪色，但是當(dāng)搖晃褪色后的溶液時(shí)，溶液將重新變?yōu)樗{(lán)色。這是由于有氧氣重新進(jìn)入褪色溶液，使得褪色溶液中的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)重新得到亞甲藍(lán)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種亞甲藍(lán)褪色的方法，其能夠更加快速便捷的去除亞甲藍(lán)，進(jìn)而使亞甲藍(lán)褪色，同時(shí)，當(dāng)搖晃褪色后的溶液時(shí)，溶液仍為無色，不會(huì)重新變?yōu)樗{(lán)色。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種染料廢水的處理方法，其能夠在較短時(shí)間內(nèi)去除亞甲藍(lán)，該方法的原料來源廣泛、價(jià)格便宜，操作條件易于實(shí)現(xiàn)，該方法在工業(yè)生產(chǎn)中具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種亞甲藍(lán)褪色的方法，其包括以下步驟：將堿性物質(zhì)與含有亞甲藍(lán)的溶液混合溶解，得到第一混合溶液。利用光源對(duì)第一混合溶液進(jìn)行照射。
一種染料廢水的處理方法，將含有亞甲藍(lán)的染料廢水溶液通過上述亞甲藍(lán)褪色的方法進(jìn)行處理。
本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：通過加入堿性物質(zhì)作為還原劑，使得亞甲藍(lán)能夠發(fā)生還原反應(yīng)去除亞甲藍(lán)進(jìn)而使得亞甲藍(lán)褪色。將堿性物質(zhì)溶于溶液，加快了反應(yīng)的速率，節(jié)約反應(yīng)時(shí)間。對(duì)堿性物質(zhì)與含有亞甲藍(lán)的溶液的混合液進(jìn)行光照，光照作為反應(yīng)開始的必須條件。該方法操作過程簡(jiǎn)便，易于控制，能在較短時(shí)間范圍內(nèi)使亞甲藍(lán)溶液快速褪色。并且原料堿性物質(zhì)來源廣泛，價(jià)格便宜，反應(yīng)條件更加普遍。同時(shí)，通過本發(fā)明處理后的亞甲藍(lán)溶液實(shí)現(xiàn)了完全褪色，當(dāng)搖晃褪色后溶液時(shí)，雖然空氣中氧氣會(huì)進(jìn)入溶液中，但不會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而變藍(lán)。當(dāng)該方法用于處理染料廢水時(shí)，能夠快速、穩(wěn)定的去除染料廢水中含有的亞甲藍(lán)，使得其便于染料廢水的處理。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。
圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的紫外分光光度計(jì)檢測(cè)圖譜。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的亞甲藍(lán)褪色的方法以及染料廢水的處理方法進(jìn)行具體說明。
一種亞甲藍(lán)褪色的方法：
S1、將堿性物質(zhì)與含有亞甲藍(lán)的溶液混合溶解，得到第一混合溶液。
進(jìn)一步地，堿性物質(zhì)溶于所述含有亞甲藍(lán)的溶液的濃度為0.0125-1mol/L，含有亞甲藍(lán)的溶液的濃度為1-50mg/L。首先，配制1-50mg/L的亞甲藍(lán)溶液，然后，將一定質(zhì)量的固態(tài)堿性物質(zhì)在攪拌狀態(tài)下溶解于上述亞甲藍(lán)溶液中，使得堿性物質(zhì)在上述溶液中的濃度為0.0125-1mol/L。其中，將堿性物質(zhì)溶解的過程會(huì)放出熱量，這會(huì)加快后續(xù)氧化還原反應(yīng)的進(jìn)程，促進(jìn)反應(yīng)快速發(fā)生。同時(shí)，在后續(xù)的反應(yīng)中，該濃度范圍內(nèi)的堿性溶液能夠最大程度地與亞甲藍(lán)反應(yīng)，使得亞甲藍(lán)能夠完全被還原，進(jìn)而使得含有亞甲藍(lán)的溶液褪色。堿性物質(zhì)作為還原劑與亞甲藍(lán)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其中亞甲藍(lán)發(fā)生還原反應(yīng)。
亞甲藍(lán)化學(xué)式：C16H18N3ClS，中文命名：3,7-雙(二甲氨基)吩噻嗪-5-翁氯化物，又稱亞甲基藍(lán)、次甲基藍(lán)、次甲藍(lán)、美藍(lán)、品藍(lán)，是一種芳香雜環(huán)化合物。被用作化學(xué)指示劑、染料、生物染色劑和藥物使用。亞甲藍(lán)的水溶液在氧化性環(huán)境中為藍(lán)色。亞甲藍(lán)的物理性質(zhì)為綠色結(jié)晶或深褐色粉末。溶于水，溶液為天藍(lán)色。溶于熱乙醇及氯仿，不溶于乙醚、苯。
優(yōu)選地，堿性物質(zhì)為強(qiáng)堿或溶于水后形成強(qiáng)堿溶液的化合物。堿性物質(zhì)采用強(qiáng)堿，加快了氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)速率，提升了反應(yīng)效率，使得氧化還原反應(yīng)能夠完全且快速的進(jìn)行。
進(jìn)一步地，強(qiáng)堿包括氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀中的至少一種。氫氧化鉀與氫氧化鈉具有良好的溶解性，能夠完全溶解于水溶液中，促進(jìn)氧化還原反應(yīng)的發(fā)生。而氫氧化鈣具有堿的通性，同樣可以發(fā)生反應(yīng)。氫氧化鈉化學(xué)式為NaOH，俗稱燒堿、火堿、苛性鈉，為一種具有強(qiáng)腐蝕性的強(qiáng)堿，一般為片狀或塊狀形態(tài)，易溶于水(溶于水時(shí)放熱)并形成堿性溶液。氫氧化鈉溶于水中會(huì)完全解離成鈉離子與氫氧根離子，所以它具有堿的通性。
氫氧化鉀化學(xué)式：KOH，白色粉末或片狀固體。暴露于空氣中時(shí)，易吸收二氧化碳和水分，逐漸變成碳酸鉀。易溶于水，溶解時(shí)放出大量溶解熱，有極強(qiáng)的吸水性，在空氣中能吸收水分而溶解，并吸收二氧化碳逐漸變成碳酸鉀。溶于乙醇，微溶于醚。有極強(qiáng)的堿性和腐蝕性，其性質(zhì)與燒堿相似。能引起灼傷。易于吸收空氣中的水分和CO2。
氫氧化鈣是一種白色粉末狀固體?；瘜W(xué)式Ca(OH)2，俗稱熟石灰、消石灰，加入水后，呈上下兩層，上層水溶液稱作澄清石灰水，下層懸濁液稱作石灰乳或石灰漿。氫氧化鈣是一種二元強(qiáng)堿，具有堿的通性，對(duì)皮膚，織物有腐蝕作用。
進(jìn)一步地，溶于水后形成堿性溶液的化合物包括氫化鈣、氫化鈉、氧化鈣中的至少一種。其中，氧化鈣是一種無機(jī)化合物，它的化學(xué)式是CaO，俗名生石灰。物理性質(zhì)是表面白色粉末，不純者為灰白色，含有雜質(zhì)時(shí)呈淡黃色或灰色，具有吸濕性。其與水反應(yīng)生成氫氧化鈣(Ca(OH)2)并產(chǎn)生大量熱，有腐蝕性。
氫化鈉化學(xué)式為NaH，是一種無機(jī)鹽。有機(jī)合成中，氫化鈉主要被用作強(qiáng)堿。氫化鈉不溶于有機(jī)溶劑，溶于熔融金屬鈉，因此幾乎所有與氫化鈉有關(guān)的反應(yīng)都于固體表面發(fā)生。氫化鈉是有機(jī)合成中用途很廣泛的強(qiáng)堿(pKa～36)。它可以?shī)Z取很多化合物中的質(zhì)子而生成相應(yīng)的鈉化合物。其與水反應(yīng)生成氫氧化鈉。
氫化鈣是一種常見化學(xué)試劑，化學(xué)式為CaH2?；野咨Y(jié)晶或塊狀，極易潮解，用作還原劑、干燥劑、化學(xué)分析試劑等?；瘜W(xué)反應(yīng)活性很高，遇潮氣、水或酸類發(fā)生反應(yīng)，放出氫氣并能引起燃燒。遇濕氣和水分生成氫氧化物，腐蝕性很強(qiáng)。
上述物質(zhì)溶于水后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成對(duì)應(yīng)的堿性溶液，產(chǎn)生大量的氫氧根離子，能夠與亞甲藍(lán)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
同時(shí)，發(fā)生上述化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中會(huì)發(fā)出大量的熱能，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。
S2、利用光源對(duì)第一混合溶液進(jìn)行照射。
利用光源對(duì)第一混合溶液進(jìn)行直接照射，為強(qiáng)堿與亞甲藍(lán)反應(yīng)提供必須的反應(yīng)條件。若不進(jìn)行光照，強(qiáng)堿與亞甲藍(lán)不能進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)而亞甲藍(lán)溶液不能褪色。而進(jìn)行光照后，亞甲藍(lán)溶液迅速褪色。
其中，光源可以為自然光。自然光便能使得強(qiáng)堿與亞甲藍(lán)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而使得亞甲藍(lán)褪色。直接利用大自然的光源，減少了能量的損耗，節(jié)約資源，反應(yīng)條件溫和，同時(shí)自然光易得，降低了對(duì)反應(yīng)設(shè)備以及反應(yīng)條件的要求。
優(yōu)選地，光源還可為氙燈。氙燈是利用氙氣放電而發(fā)光的電光源。由于燈內(nèi)放電物質(zhì)是惰性氣體氙氣，其激發(fā)電位和電離電位相差較小，因此，氙燈具有輻射光譜能量分布與日光相接近以及連續(xù)光譜部分的光譜分布幾乎與燈輸入功率變化無關(guān)，在壽命期內(nèi)光譜能量分布也幾乎不變的特點(diǎn)。由于氙燈的以上優(yōu)點(diǎn)，使用氙燈可以解決在自然光的光照時(shí)間、光照強(qiáng)度以及光照頻率不穩(wěn)定的情況，使得反應(yīng)能夠人為控制，而不用受到自然的限制，增強(qiáng)了反應(yīng)的可控性。
優(yōu)選地，氙燈的功率為300-500W。亞甲藍(lán)的還原反應(yīng)在該功率范圍內(nèi)能夠完全進(jìn)行，同時(shí)，不會(huì)造成不要的能量浪費(fèi)。氙燈的功率若低于300W，則該反應(yīng)不能完全進(jìn)行，含有亞甲藍(lán)的溶液褪色不完全，即溶液顏色變淺但不會(huì)變?yōu)闊o色透明溶液。而氙燈的功率若高于500W，反應(yīng)能夠完全進(jìn)行，含有亞甲藍(lán)的溶液能夠完全褪色，但是此時(shí)耗電量高，造成能量的浪費(fèi)。
S3、對(duì)進(jìn)行光照后的第一混合溶液進(jìn)行紫外分光光度計(jì)檢測(cè)。
在紫外分光光度計(jì)檢測(cè)中亞甲藍(lán)在664nm處有明顯的吸收峰。因此，可根據(jù)第一混合溶液在664nm處的吸收峰強(qiáng)度變化來判斷第一混合溶液中是否含有亞甲藍(lán)。若不含有亞甲藍(lán)，則664nm處的吸收峰的強(qiáng)度明顯降低且趨于零。若含有亞甲藍(lán)，則664nm處有強(qiáng)吸收峰。
一種染料廢水的處理方法，通過上述亞甲藍(lán)褪色的方法處理，將含有亞甲藍(lán)的染料廢水作為前述含有亞甲藍(lán)的溶液。利用上述方法能夠徹底清除染料中的亞甲藍(lán)，而不會(huì)因?yàn)橥ㄈ胙鯕舛沟靡呀?jīng)被還原的亞甲藍(lán)再次被氧化，使得染料廢水重新恢復(fù)顏色。而去除染料廢水中亞甲藍(lán)的方法的操作條件以及反應(yīng)原料，簡(jiǎn)單易得，便于工業(yè)化。
一種亞甲藍(lán)褪色的方法，該方法的原料來源廣泛、價(jià)格便宜，反應(yīng)條件易于實(shí)現(xiàn)、易得。該方法的操作過程簡(jiǎn)便，易于控制，能在較短時(shí)間范圍內(nèi)使亞甲藍(lán)溶液快速褪色，在工業(yè)生產(chǎn)中具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，通過本方法處理的亞甲藍(lán)溶液實(shí)現(xiàn)了完全褪色，當(dāng)搖晃褪色后溶液時(shí)，雖然空氣中氧氣會(huì)進(jìn)入溶液中，但不會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而變藍(lán)。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
第一實(shí)施例
將不同質(zhì)量的亞甲藍(lán)溶于去離子水分別配制濃度為10mg/L、20mg/L和50mg/L的亞甲藍(lán)溶液。分別量取上述3種濃度的亞甲藍(lán)溶液各250ml，分別在上述3種溶液中加入10g的氫氧化鈉(此時(shí)，堿的摩爾濃度為1mol/L)，攪拌使其溶解得到三個(gè)第一混合溶液。再將上述三個(gè)第一混合溶液分別放置在300W的氙燈光源下光照30min，取光照后的溶液用紫外分光光度計(jì)測(cè)定吸收光譜。結(jié)果如圖1所示，從圖1中可以看出未經(jīng)光照的亞甲藍(lán)溶液在664nm處有明顯的吸收峰，而經(jīng)過光照后亞甲藍(lán)的主吸收峰(位于664nm處)強(qiáng)度明顯降低，趨近于0，這證明亞甲藍(lán)溶液基本完全褪色了。
第二實(shí)施例
將不同質(zhì)量的亞甲藍(lán)溶于去離子水分別配制濃度為1mg/L、3mg/L、5mg/L、10mg/L、15mg/L和20mg/L的亞甲藍(lán)溶液。量取上述不同濃度的亞甲藍(lán)溶液各20ml，并分別加入0.01g、0.02g、0.03g和0.04g的氫氧化鈉(此時(shí)氫氧化鈉的濃度依次為0.0125mol/L、0.025mol/L、0.0375mol/L、0.05mol/L)，攪拌使其溶解，分別得到第一混合溶液。在將上述第一混合溶液分別放置在300W的氙燈光源下光照一定時(shí)間直至亞甲藍(lán)溶液完全褪色，記錄完全褪色所需要的光照時(shí)間。測(cè)試結(jié)果見表1。
表1不同亞甲藍(lán)濃度和不同氫氧化鈉加入量條件下染料完全褪色所需時(shí)間
由表1可知，當(dāng)氫氧化鈉加入量固定時(shí)，亞甲藍(lán)濃度越大，所需褪色時(shí)間越長(zhǎng)；當(dāng)亞甲藍(lán)溶液濃度固定時(shí)，加入的氫氧化鈉量越大，褪色所需時(shí)間越少。本實(shí)施例中最長(zhǎng)褪色時(shí)間為340s，說明本發(fā)明提出的方法對(duì)于亞甲藍(lán)染料廢水的褪色具有高效性。
第三實(shí)施例
將不同質(zhì)量的亞甲藍(lán)溶于去離子水分別配制濃度為1mg/L、3mg/L、5mg/L、10mg/L、15mg/L和20mg/L的亞甲藍(lán)溶液。量取上述不同濃度的亞甲藍(lán)溶液各20ml，并分別加入0.014g的氫氧化鉀(此時(shí)，堿的摩爾濃度為0.0125mol/L)，攪拌使其溶解分別得到第一混合溶液；再將上述第一混合溶液分別放置在300W、400W、500W的氙燈光源和自然太陽(yáng)光直射下光照一定時(shí)間直至亞甲藍(lán)溶液完全褪色，記錄完全褪色所需要的光照時(shí)間。測(cè)試結(jié)果見表2。
表2不同亞甲藍(lán)溶液濃度在不同光源照射下染料完全褪色所需時(shí)間
由表2可知，隨著氙燈功率的增大，亞甲藍(lán)溶液完全褪色所需時(shí)間減少。并且，在氙燈光源照射下，亞甲藍(lán)的褪色效果要優(yōu)于實(shí)際環(huán)境中的自然太陽(yáng)光，但在自然太陽(yáng)光照射下，對(duì)于亞甲藍(lán)廢水染料的褪色效果也十分明顯(最長(zhǎng)也只需要約20min)，這對(duì)于在實(shí)際中利用太陽(yáng)能快速處理亞甲藍(lán)染料廢水有著重大意義。
第四實(shí)施例
將亞甲藍(lán)溶于去離子水分別配制濃度為5mg/L的亞甲藍(lán)溶液。分別稱量上述溶液若干個(gè)，而后分別加入0.12g、0.24g、0.36g、0.48g、0.72g、0.96氫化鈉(與水反應(yīng)后得到的氫氧化鈉的濃度為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氫化鈣(與水反應(yīng)后得到的氫氧化鈣的濃度為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氫氧化鉀(此時(shí)氫氧化鉀的濃度為0.125mol/L、0.25mol/L、0.375mol/L、0.5mol/L、0.75mol/L、1mol/L)攪拌使其溶解，分別得到第一混合溶液。再將上述第一混合溶液分別放置在300W的氙燈光源下光照一定時(shí)間直至亞甲藍(lán)溶液完全褪色，記錄完全褪色所需要的光照時(shí)間。測(cè)試結(jié)果見表3。
表3不同堿性物質(zhì)在光源照射下亞甲藍(lán)染料完全褪色所需時(shí)間
根據(jù)表3可知，氫化鈉作為堿性物質(zhì)的時(shí)候，其溶于水生成氫氧化鈉，作用與氫氧化鈉作用效果一致，且其生成的氫氧化鈉的濃度越高褪色時(shí)間越短。氫化鈣作為堿性物質(zhì)時(shí)，其溶于水的同時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈣，效果于氫氧化鈣一致，且其生成的氫氧化鈣的濃度越高褪色時(shí)間越短。氫化鈉與氫氧化鉀使亞甲藍(lán)褪色的效果相當(dāng)，即相同濃度的氫氧化鈉與氫氧化鉀使亞甲藍(lán)褪色的效果相當(dāng)。而氫化鈣對(duì)亞甲藍(lán)溶液褪色效果弱于氫氧化鉀、氫化鈉，即氫氧化鈣對(duì)亞甲藍(lán)溶液褪色效果弱于氫氧化鉀、氫氧化鈉。
綜上所述，本發(fā)明將堿性物質(zhì)溶解在亞甲藍(lán)溶液中得到第一混合溶液。二者為溶液更便于后續(xù)的氧化還原反應(yīng)的發(fā)生。采用的堿性物質(zhì)溶于水的時(shí)候會(huì)發(fā)出熱量，進(jìn)一步地，加快后續(xù)的反應(yīng)進(jìn)程。而后對(duì)第一混合溶液進(jìn)行光照。光照為該氧化還原反應(yīng)的必須條件，若無光照則該反應(yīng)不能正常進(jìn)行，亞甲藍(lán)不會(huì)發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而不會(huì)褪色。同時(shí)，光照所采用的光源為易得的自然光或氙燈。該方法的操作條件溫和、易于達(dá)到，降低對(duì)操作設(shè)備的要求。該方法操作過程簡(jiǎn)便、易于控制，能在短時(shí)間內(nèi)使得亞甲藍(lán)完全褪色。同時(shí)，在褪色后重新通入氧氣后，褪色后的溶液也不會(huì)再重新染色。該方法能夠穩(wěn)定去除亞甲藍(lán)，便于含有亞甲藍(lán)染料的廢水處理。
上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。