反胶束萃取法在阴离子染料移除及回用中的基础研究

In order to develop new treatment techniques for printing and dyeing wastewater, reversed micellar extraction was used for removal and reused of anionic dyes in this work. The reverse micelles were prepared with surfactants and organic solvent by injecting small amount of aqueous solution. Some research methods were employed to evaluate the structure and properties of reverse micelles. Then reversed micellar extraction for removal and reuse of anionic dyes were carried out, respectively. The removal mechanism was examined. The adsorption behavior between dyes and surfactants was investigated, and the adsorption kinetics was also discussed. The equilibrium constant of reaction model for ion exchange and dissociation between dye and surfactants were obtained. In addition, the existing state of dyes and removal mechanism were established. The adsorption capacity of dyes and surfactants were also studied. Finally, the dyeing properties of reused dyes were evaluated. The important theoretical basis will be provided for practical application to the removal and reuse of dyes by the reversed micellar extraction.

为了开发新型印染废水处理技术，使用反胶束萃取法对阴离子染料进行移除和回收。首先选择几种常用的表面活性剂和有机溶剂制备不同种类的反胶束体系，并对其结构和性能进行表征。接着使用反胶束萃取法对阴离子染料进行移除和回收，考察染料与表面活性剂之间的作用机理及染料的移除效果，研究不同结构染料在反胶束体系中与表面活性剂之间的吸附行为以及相关动力学问题，建立相关吸附模型。使用离子交换反应模型模拟染料在反胶束萃取过程中的移除行为，并得出离子交换反应的平衡常数以及离解反应平衡常数。然后确定染料在反胶束体系中的存在状态和移除机理。同时确立阴离子染料的结构与表面活性剂吸附性能之间的关系，考察染料在反胶束反萃取过程中的回收机理。最后对回收的阴离子染料的染色性能进行评价。这将为反胶束萃取技术在阴离子染料移除和回用中的应用提供较为完善的理论基础和科学支撑。

摘要：为了开发新型纺织品染色废水处理技术，本项目使用反胶束萃取法分别对染色废水中阴离子偶氮染料、阴离子蒽醌染料以及阴离子染料和阳离子染料组成的混合染料进行移除、分离和回收，重点研究染料浓度和结构以及表面活性剂用量对染料移除率的影响，并使用离子交换模型模拟染料的移除过程，接着考察染液中中性盐浓度和pH值等因素对移除率的影响，对染料在反胶束体系中的存在状态进行分析和比较，然后在反萃过程中研究表面活性剂用量和超声波处理时间等对染料回收率的影响，最后将回收染料回用于纺织品染色中。研究结果表明，染料的移除率随着染料浓度的增加而降低；在相同染料用量下，染料的移除率与染料的分子结构有关，通常分子中离子性较强以及溶解性较好的染料更有利于被移除和回收；此外，离子交换模型能够较好的模拟染料的移除过程，相关系数R2＞0.99；氯化钠的加入有利于染料移除率的提高，这是由于盐的增加有利于染料进入到有机相中，并且更多的反胶束体系可以增溶更多的染料分子；但pH值则表现出相反的变化趋势，这个结果可能与染料在碱性条件下容易发生水解反应有关；与染料在常规水浴中的存在状态相比，染料在反胶束体系中的存在状态与其分子结构有关，对于水池直径较小的反胶束体系，分子结构较大的染料在胶束中容易受到界面层的挤压而发生压缩现象，这不利于染料的移除和回收，但可以通过控制表面活性剂种类和浓度以及增溶水量等因素调节反胶束体系的水池大小，从而改变染料的存在状态；反胶束萃取技术能够很好的将混合溶液中的阴离子染料和阳离子进行有效分离和回收，回收染料对纺织品具有较好的染色性能。本项目的研究对于反胶束萃取技术在染料移除及回用方面的实际应用提供重要的理论依据。