Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 10
1.1. Строение и свойства шерстяного волокна 10
1.2. Воздействие низкотемпературной плазмы на шерстяное волокно 16
1.3. Строение и свойства активных красителей, используемых для колорирования шерстяной ткани 28
1.4. Характеристика сточных вод шерстяных предприятий, способы очистки 36
1.5. Вещества, используемые в физико-химических процессах очистки сточных вод 41
2. Методическая часть 52
2.1. Объекты исследования 52
2.1.1. Текстильные материалы 52
2.1.2. Вещества, используемые в работе 52
2.2. Методы исследования 56
2.2.1. Плазмохимическая обработка текстильных материалов 56
2.2.2. Определение сорбции красителя 56
2.2.3. Колорирование шерстяной ткани 58
2.2.4. Методика расчета кажущихся коэффициентов диффузии 59
2.2.5. Анализ активных красителей 60
2.2.6. Определение сродства активных красителей к белковому волокну 61
2.2.7. Высокоэффективная жидкостная хроматография в обращенной фазе 62
2.3. Методики определения свойств материалов 63
2.3.1. Определение содержания влаги в шерстяной ткани 63
2.3.2. Изучение физико-механических показателей 63
2.3.3. Определение кислотной емкости шерсти 63
2.3.4. Исследование химического изменения кератина шерсти 64
2.3.5. Определение капиллярности ткани 65
2.3.6. Определение тонины волокон шерсти 65
2.4. Испытание устойчивости окрасок к различным физико-химическим воздействиям 66
2.5. Очистка сточных вод после крашения шерсти 66
2.5.1. Приготовление «модельных» остаточных красильных ванн 66
2.5.2. Методика очистки сточных вод 67
2.5.3. Методика определения цветности по разбавлению 67
2.5.4. Методики планирования пятифакторных экспериментов для оптимизации процесса очистки остаточной красильной ванны от красителя Lanasol blue СЕ и смеси активных красителей с помощью 111 МГ-хлорида 68
2.5.5. Определение химического потребления кислорода бихроматным арбитражным методом 68
3. Экспериментальная часть 69
3.1. Исследование возможности крашения шерстяных материалов по непрерывному плюсовочно-запарному способу 69
3.1.1. Характеристика шерстяной ткани, подготовленной с использованием процессов беления и обработки НТП 69
3.1.2. Деструкция шерсти в условиях крашения 74
3.1.3. Использование метода тонкослойной хроматографии для характеристики красителей 80
3.1.4. Исследование кинетики крашения 83
3.1.5. Определение сродства активных красителей к белковому волокну 88
3.1.6. Определение кажущихся коэффициентов диффузии красителя внутрь волокна 91
3.1.7. Исследование роли нейтрального электролита 93
3.1.8. Разработка непрерывного способа крашения 95
3.1.8.1. Влияние основных параметров на процесс крашения 95
3.1.9. Определение тонины образцов шерсти, окрашенных активными красителями 114
3.1.10. Аминокислотный анализ окрашенных шерстяных материалов 117
3.1.11. Физико-механические свойства и критическое время растворения шерсти 121
3.1.12. Определение цветовых характеристик образцов, окрашенных активными красителями 124
3.1.13. Определение устойчивости окрасок к различным физико-химическим воздействиям 125
3.2. Извлечение анионных красителей из сточных вод красильно-отделочного производства после крашения шерсти 127
3.2.1. Определение содержания красителя в остаточной красильной ванне и промывных водах 128
3.2.2. Оценка сорбционной способности модифицированных цеолитов 129
3.2.3. Исследование эффективности использования ПГМГ-хлорида для очистки сточных вод 140
3.2.4. Определение эффективности ПГМГ-хлорида для очистки производственных высококонцентрированных сточных вод 145
3.2.5. Предлагаемые схемы очистки сточных вод после крашения шерсти активными красителями с использованием препаратов Цеопаг и Биопаг 147
Выводы 149
Список литературы
- Строение и свойства активных красителей, используемых для колорирования шерстяной ткани
- Плазмохимическая обработка текстильных материалов
- Характеристика шерстяной ткани, подготовленной с использованием процессов беления и обработки НТП
- Определение содержания красителя в остаточной красильной ванне и промывных водах
Введение к работе
Актуальность работы
В настоящее время особое внимание уделяется повышению качества продукции и улучшению эксплуатационных свойств текстильных изделий из шерстяных материалов. Создаются новые изделия из шерсти, обладающие уникальными свойствами, значительно облегчающими уход за изделиями в процессе эксплуатации. Современные шерстяные материалы (трикотажные изделия, «летняя» шерсть и другие) должны обладать малоусадочностью, не-свойлачиваемостью, высокой устойчивостью окрасок, что обеспечивает возможность очистки этих материалов путем машинной стирки. Указанные свойства достигаются путем использования современных технологий, среди которых низкозатратной, ресурсо- и энергосберегающей является плазмохи-мическая обработка. Необходимость получения окрасок, обладающих высокими колористическими показателями и устойчивых к машинной стирке, показывает целесообразность применения активных красителей для колориро-вания материалов, отвечающих современным требованиям.
Активные красители в настоящее время являются одними из самых перспективных, и их ассортимент быстро расширяется. Появление бифункциональных красителей и специальных красителей для колорирования шерсти открывает возможность получения устойчивых окрасок на шерстяных материалах, что может позволить частично заменить использующиеся в настоящее время хромовые и металлкомплексные красители, применение которых экологически небезопасно ввиду содержания хрома. Колорирование шерстяной ткани по непрерывному плюсовочно-запарному способу может позволить сохранить ценнейшие свойства шерстяного материала.
Сведения, освещающие крашение по непрерывному плюсовочно-запарному способу шерстяной ткани, подготовленной с использованием операций беления пероксидом водорода и плазмохимической обработки, в литературе к началу работы отсутствовали.
Работа проводилась в соответствии с госбюджетной тематикой кафедры №00-833-44 «Исследование и разработка процессов отделки шерстяных материалов с целью повышения качества окраски» и пожеланиями ОАО «Павловопосадская платочная мануфактура» и ЗАО «Колорос».
Целью настоящей работы является научное обоснование и разработка технологии колорирования шерсти подготовленной с использованием процессов беления пероксидом водорода и обработки низкотемпературной плазмой (НТП) по непрерывному плюсовочно-запарному способу с последующей очисткой сточных вод с помощью полигексаметиленгуанидина (ПГМГ).
Для достижения поставленной задачи в данной диссертационной работе решались следующие задачи:
исследование различных свойств подготовленных шерстяных материалов (химических, физико-химических и других), а также свойств окрашенных тканей;
характеристика выпускных форм активных красителей для выявления состава красителей и наличия гидролизованной формы;
исследование влияния некоторых факторов ( рН красильной ванны, природы электролита, температуры плюсовочной ванны, времени запаривания и др.) на степень накрашиваемости отбеленной и плазмообработанной шерстяной ткани;
проведение сравнительного анализа физико-механических и физико-химических свойств шерсти окрашенной непрерывным и периодическим способами;
- исследование возможности очистки сточных вод после крашения
шерсти активными красителями с помощью ПГМГ как в чистом виде, так и
нанесенного на минеральную подложку -клиноптилолит.
Научная новизна
Теоретически обоснована возможность крашения активными красителями шерсти подготовленной с использованием процессов беления и плазмо-
7 обработки по непрерывному плюсовочно-запарному способу. Предложено использование ПГМГ и сорбентов содержащих его для очистки сточных вод. В диссертационной работе впервые:
изучен процесс крашения шерстяной ткани по непрерывному плюсовочно-запарному способу и установлено влияние модификации поверхности волокна под действием низкотемпературной плазмы на увеличение сорбции активных красителей;
установлено повышение сорбционно-диффузионных характеристик активных красителей в процессе крашения шерстяных тканей, подготовленных с использованием операций беления пероксидом водорода и плазмооб-работки, а также улучшение колористических показателей;
изучена возможность извлечения активных красителей из концентрированных сточных вод с помощью солей ПГМГ и модифицированных кли-ноптилолитов (цеопагов);
определена степень извлечения красителей из модельных красильных ванн с использованием ПГМГ и цеопага; показано, что процент извлечения пропорционален содержанию препарата и степень извлечения красителя может составить свыше 90%.
Практическая значимость работы
Предложен способ крашения шерстяных материалов активными красителями по непрерывному плюсовочно-запарному способу. Изучено влияние различных факторов (состава красильных ванн, операций промежуточной сушки и длительности запаривания) на интенсивность окраски образцов и показатель качества окраски. Выявлены преимущества непрерывного способа крашения относительно периодического с позиции сохранения свойств волокна и экономии красителя.
Разработан способ очистки сточных вод крашения шерстяных материалов анионными красителями с использованием солей ПГМГ и модифицированных клиноптилолитов, позволяющий значительно снизить цветность окраски и показатели ХПК.
На ЗАО «КОЛОРОС» были проведены испытания эффективности препаратов «Биопаг» и «Клиноцид» (Цеопаг) при очистке высококонцентрированных производственных сточных вод. При очистке указанными препаратами произошло снижение цветности по разбавлению в 64 раза, а ХПК уменьшилось на 45-55%. Затруднений в обработке воды не наблюдалось.
Апробация работы
Основные положения и результаты обсуждены и получили положительную оценку:
на Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2000)», 18-19 мая 2000г., г. Иваново;
на Внутривузовской научной конференции, 30 января 2001 г., МГТУ им. А. Н. Косыгина, г. Москва;
на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-2001)», 27-28 ноября 2001 г., МГТУ им. А. Н. Косыгина, г. Москва;
на Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые- развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск-2002)», 22-24 апреля 2002 г., г. Иваново;
на Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2002)», 30 мая 2002г., г. Иваново;
на IV Конгрессе химиков- текстильщиков и колористов, 19-21 ноября 2002 г., г. Москва;
на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-2002)», 26-27 ноября 2002 г., МГТУ им. А. Н. Косыгина, г. Москва.
Содержание работы
Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложения.
Во введении сформулированы цель и задачи исследования, показана актуальность работы, ее новизна и практическая значимость.
В литературном обзоре проведен анализ литературы по современным представлениям о строении шерстяного волокна, по проблемам подготовки шерстяных тканей к крашению с использованием низкотемпературной плазмы активными красителями; способах физико-химической очистки сточных вод красильно-отделочного производства и используемых препаратах.
В методической части приведены основные методики, использованные при выполнении эксперимента.
Экспериментальная часть включает два раздела.
Первый раздел посвящен разработке технологии крашения шерстяной ткани по непрерывному плюсовочно-запарному способу; изучению влияния ряда факторов на процесс крашения шерсти подготовленной с использованием процессов беления пероксидом водорода и плазмохимической обработки; анализу выпускной формы активных красителей; исследованию сорбционно-диффузионных характеристик активных красителей.
Второй раздел экспериментальной части посвящен исследованию возможности очистки сточных вод после крашения шерстяной ткани активными и кислотными красителями с использованием солей ПГМГ и модифицированных клиноптилолитов; определению эффективности указанных препаратов при очистке производственных сточных вод.
Основная часть диссертационной работы содержит 164 страницы машинописного текста, включает 28 таблиц, 27 рисунков, список литературы включает 139 наименований, приложение на 20 стр.
Строение и свойства активных красителей, используемых для колорирования шерстяной ткани
Активные красители для шерсти по химическому строению близки к кислотным и, как указывалось в литературе [60, 61], хорошо фиксируются шерстью, обработанной низкотемпературной плазмой. Полученные окраски имеют чистые и яркие оттенки, сравнительно устойчивы к действию света,Красители просты в применении, относительно недороги, имеют широкую гамму цветов, пригодны для крашения и печатания. Однако они не лишены и определенных недостатков: требуют использования большого количества электролитов (40-100 г/л в зависимости от класса и количества красителя), а также возможна потеря устойчивости окрасок в процессе эксплуатации при несоблюдении требований технологии промывок; большинство из них обладают сравнительно невысокой выбираемо-стью и степенью фиксации 50-80% в зависимости от строения красителя.
Впервые активный краситель синтезирован в 1932г. и назван CI Acid Orange 30. А в 1948 г фирма Hoechst синтезировала красители, содержащие винилсульфоновую группу в активной или пассивной форме. Активные красители появились в России после начала их промышленного производства (проционы) в 1954 г в Англии, и прошли широкие промышленные испытания на отечественных фабриках [50]. Доля использования активных красителей увеличивалась с каждым годом и составляла —5% от общего потребления красителей в 1986 г. В целом к этому времени потребление активных красителей в мире оценивалось в 120 тыс.т для целлюлозных волокон и около 2 тыс.т для шерсти [54].
Строение, свойства и применение активных красителей широко описано в литературе [51-63]. Активные красители — это единственный класс красителей, образующих ковалентную связь с волокном, что существенно отличает их от остальных красителей. Энергия, требуемая для разрыва этой связи того же порядка, которая необходима для разрыва С-С связи. Они состоят из хромофорной части и реакционноспособной группы. Хромофор обусловливает цвет красителя, растворимость в воде, устойчивость окрасок к действию окислителей и восстановителей, свету и другие свойства. Активная группа характеризует скорость реакции красителя с субстратом и водой, устойчивость связи с волокном и устойчивость окраски к мокрым обработкам, поту, органическим растворителям и трению.
На скорость реакции красителя с волокном существенное влияние оказывает химический состав шерстяного волокна [59] и модификация поверхности волокна [60]. Например, плазмообработка увеличивает набухаемость шерстяного волокна в воде на 15-17%, разрушает эпикутикулу и «а»-слой эк-зокутикулы, что способствует повышению скорости диффузии красителя внутрь волокна.
Существует два направления совершенствования технологии применения активных красителей для колорирования шерсти: -создание групп красителей, устойчивых к гидролизу в условиях крашения шерсти; -разработка простой технологии крашения, обеспечивающей высокую степень извлечения красителей из красильного раствора, высокую степень ковалентной фиксации, высокую устойчивость окрасок и малую степень по вреждения волокна.
В основу формирования ассортимента активных красителей для шерсти положены следующие принципы: 1. создание групп красителей, реакционная способность которых должна проявляться в кислой, а не в щелочной и нейтральной средах, для предотвращения десорбции значительной части красителя, связанного ионной связью с шерстью в кислой среде; 2. обеспечение фиксации красителя на 90-98%; 3. реакционная способность красителя по отношению к волокну должна проявляться в иных условиях (Т, рН), чем сорбционная способность; 4. незафиксировавшийся краситель должен обладать высоким сродством к волокну для исключения, последующей тщательной промывки и мы-ловки; 5. окраски должны отличаться устойчивостью к машинной стирке. Создание би- и полифункциональных красителей, содержащих два и более разных активных групп, связанных с хромофором через триазиновое кольцо (впервые такие красители были разработаны в 80-х годах на японской фирме Sumitomo), позволяет объединить преимущества обоих активных групп. Данные красители имеют ряд преимуществ по сравнению с монофункциональными красителями: степень фиксации может составлять свыше 90%, хорошо выравниваются, малочувствительны к колебаниям концентраций электролитов в красильной ванне, характеризуются высокой интенсивностью и устойчивостью окрасок.
Плазмохимическая обработка текстильных материалов
Эксперимент проводили тремя повторениями. Ошибка эксперимента составила не более 5%. Методика приготовления гидролизата Навеску (0.1000 ± 0.0002 г) окрашенной шерстяной ткани при кипении растворяли в 5 мл 3% растворе NaOH. Полученный раствор отфильтровывали на фильтре Шотта, а затем доводили до 100 мл дистиллированной водой. Тщательно перемешивали.
Выбор светофильтра Для выбора светофильтра измеряли оптическую плотность раствора каждого красителя со всеми светофильтрами, имеющимися в наборе фото-электроколориметра КФК-2. Для количественного определения выбирали тот светофильтр, при котором анализируемый раствор имеет наибольшее значение оптической плотности.
Методика построения калибровочной кривой Готовили ряд растворов красителя различной концентрации путем разбавления исходного раствора с добавлением 5 мл гидролизата шерсти дистиллированной водой до 100 мл. На колориметре КФК-2 и СФ-20 определяли оптическую плотность испытуемых растворов при выбранном светофильтре. В кювету сравнения заливали раствор, приготовленный из 95 мл дистиллированной воды и 5 мл гидролизата шерсти. На основании полученных данных строили калибровочную кривую, которая представляет собой за висимость оптической плотности от концентрации красителя. Эксперимент выполняли с тремя повторениями. Ошибка не превышала 3%.
Методика построения кинетической кривой крашения.
Окрашенные образцы шерсти растворяли при кипении в 3% растворе гидроксида натрия. Полученный раствор отфильтровывали на фильтре Шот-та и доводили до 100 мл дистиллированной водой. Для каждого раствора определяли оптическую плотность, затем по калибровочной кривой находили концентрацию, соответствующую измеренному значению оптической плотности. Далее производили расчет количества фиксированного красителя шерстяным волокном по формуле: С = СрУк/100т, где Ср-концентрация полученного раствора красителя, мг/л; V-объем колбы, мл; ш- масса навески с учетом влажности, г. Эксперимент проводили с 4 повторениями. Ошибка не превышала 3%.
На основании полученных данных строили кинетические кривые крашения, которые представляют собой зависимость количества фиксированного красителя на волокне мг/г от времени крашения, мин.
Крашение по непрерывному плюсовочно-запарному способу Шерстяную ткань оплюсовывали раствором, содержащим требуемое количество красителя, выравнивателя, электролита и других текстильно-вспомогательные вещества (ТВВ), далее отжимали на плюсовке Ernst Benz AG (Германия) до определенного остаточного влагосодержания. Часть образцов сушили при температуре 120С 5 мин, другие запаривали без промежуточной сушки. Запаривание проводили заданное количество времени при температуре 102С в лабораторном запарном аппарате. Затем ткань промыва ли, обрабатывали в растворе НПАВ 1 г/л с добавкой NH4OH до рН 8.5 при температуре 60С в течение 15 мин и снова промывали и высушивали. Крашение шерсти периодическим способом Шерстяную ткань в течение 20 мин при 40С обрабатывали в растворе, содержащем от массы волокна 0.75% выравнивателя, электролита и СНзСООН (30%-ной) до требуемого значения рН, затем добавляли раствор красителя. В течение 30 мин доводили до кипения и красили при этой температуре 60 мин. После окончания крашения красильную ванну охлаждали до 80С, вводили раствор аммиака до рН=8-8.5 и обрабатывали при этой температуре еще 15 мин. Затем промывали теплой водой, проводили мыловку в растворе НПАВ концентрации 1 г/л при 60С 15 мин, промывали водопроводной водой и высушивали.
Крашение без красителя, как по периодическому, так и по непрерывному способу проводили путем обработки образцов согласно вышеуказанному, но в состав красильной ванны водили все компоненты за исключением красителя.
Расчет по «времени половинного крашения» Расчет относили к моменту времени, необходимому для достижения 50% насыщения волокна красителем [127]. Расчетное уравнение, отвечающее крашению волокон в ванне постоянного состава имеет вид: D/R2=0.063/T1/2) где R-радиус волокна, м; т 1/2 -время сорбции красителя составляющее половине от равновесной сорбции, определяли графически.
Расчет по методу Вилъсона-Крэнка Расчет осуществляли на основе формулы [127]: -q2„Dt/r2 Q/C =1-140(1+0) I (4+4p+p2q2n) e где Ct и Coo - количество красителя, поглощенного волокном за время t и при достижении равновесия соответственно; D- коэффициент диффузии; г — радиус волокна; р- коэффициент, выражающий выбираемость красителя из ванны; qn- величина, зависящая от выбираемости.
Характеристика шерстяной ткани, подготовленной с использованием процессов беления и обработки НТП
Шерстяное волокно в силу своего строения имеет желтоватый оттенок. Для получения ярких, чистых оттенков целесообразно его перед колорирова-нием отбеливать относительно мягким отбеливателем- пероксидом водорода. Ткань, отбеленная при температуре 40-5 0С в промышленных условиях в течение 195 мин имеет следующие показатели белизны и желтизны представленные в табл.9. Определение указанных характеристик материалов проводили на спектрофотометре CM-3600d Minolta фирмы Orintex (Италия) при источнике света D 65, в видимой области.
На основании полученных результатов видно, что плазмообработка снижает показатели белизны. Вероятно, это связано с тем, что плазмохими-ческая обработка вызывает значительные изменения в составе поверхностной мембраны волокна шерсти (эпикутикулы и «а»-слоя экзокутикулы) как ее липидной составляющей, так и белковой. При этом наибольшие изменения претерпевают фосфолипиды [41] . Были определены основные цветовые характеристики данных образцов и цветовые различия относительно белого эталона (табл.10) на спектрофотометре CM-3600d.
Примечание: в качестве эталонного образца использовали образец, подготовленный с использованием процесса беления пероксидом водорода. На основании полученных данных видно, что оттенок образца обработанного НТП смещается в желтую область.
Поскольку крашение шерсти производят анионными красителями, то состав шерсти и особенно количество основных групп, влагосодержание и тонина будут оказывать влияние на процесс. Характеристика шерстяной ткани прошедшей подготовительные операции перед крашением представлена в табл. 11.
По снижению кислотной емкости отбеленных и плазмообработанных образцов можно судить о дезаминировании шерстяной ткани (схема 21) в зависимости от обработок. Наблюдаемое снижение содержания свободных аминогрупп в обработанных НТП и отбеленных образцах шерсти, может яв ляться результатом превращения радикалов «пептидного» типа по схеме 4, а также быть следствием превращения свободных радикалов образующихся на аминокислотных остатках лизина по схеме 21: R,H -И-СНг- Нз + е - NH3 + R- CH2 - R-CH3 + R i (21) Также снижение кислотной емкости может быть результатом деструкции фосфолипидов, несущих -NH3+ группу в эпикутикуле [41] .
В определенном соответствии со степенью разрушения фосфолипидов находится и изменение состояния поверхности волокна. Капиллярность ткани, определенная по высоте поднятия окрашенной жидкости и характеристика, определяющая гидрофильность пор (cos О), рассчитана на ЭВМ по программе «Kapillar» на кафедре АКФК МГТУ. В качестве базового уравнения при рассмотрении движения жидкости по капиллярам использовали формулу Пуазейля: V=(7tr4/8r,L)Pt, где V- объем жидкости с вязкостью г, прошедшей за время t через капилляр радиусом г и длиной L под действием давления Р.
Как видно из табл.12 ткань, прошедшая операции беления и плазмооб-работки, имеет капиллярность 170 мм/ч и является хорошо подготовленной под крашение и печать. Резкое увеличение капиллярности отбеленной, плаз мообработанной шерсти по сравнению с исходной объясняется преимущественным воздействием плазмы на мембранные липиды.
В результате плазмообработки увеличивается максимальный и минимальный радиус пор волокна, что должно благотворно влиять на скорость диффузии красителя внутрь волокна. Деструктирующие обработки такие, как окисление и плазмообработка позволяют частично разрушать эпикутикулу и часть экзокутикулы. При этом особенно эффективной является плазмообработка, поскольку при ней преимущественно разрушаются липиды кутикулярных клеток. Кроме того, по данным растровой электронной микроскопии и ртутной порометрии [16] появляется большое количество макропор и трещин, что приводит к повышению смачиваемости и капиллярности ткани (рис.3).
Определение содержания красителя в остаточной красильной ванне и промывных водах
Для очистки окрашенных красильных стоков в качестве сорбента использовали клиноптилолит (природный цеолит) с нанесенным на него окта-децилбиопагом (ОДБ). ОДБ выпускается институтом эколого-технологи ческих проблем (г. Москвы) и представляет собой полигексаметиленгуани-дин (ПГМГ), модифицированный октадециламином. Он обладает бактерицидными и флокулирующими свойствами в слабокислой и слабощелочной средах.
ОДБ наносили в количестве от 3% до 15% на раздробленный природный клиноптилолит двух месторождений (Грузия и Казахстан). Сравнение сорбционных свойств модифицированных октадецилбиопагом клиноптило-литов этих месторождений показало, что клиноптилолит из Грузии на 3-4% более эффективен. С целью удешевления процесса использовали клиноптилолит Чугуевского месторождения (Россия). Данный сорбент после модификации ПГМГ позволяет получать результаты, сопоставимые с клиноптилоли-том из Грузии. Поэтому дальнейшая работа проводилась с минералами Тефа-ли (Грузия) и Чугуевского месторождения.
Модифицированный ПГМГ клиноптилолит Чугуевского месторождения, выпускаемый вышеуказанным институтом получил торговое название «Цеопаг».
Для оценки сорбционной способности сорбента модифицированного ОДБ (Грузия) проводили исследование извлечения анионных красителей из их водных растворов в дистиллированной воде и стоках красильно-отделочного производства. Была исследована сорбционная способность сорбента в зависимости от концентрации красителей в интервале от 2.5 мг/л до 100 мг/л при соотношении объема раствора красителя к массе сорбента равном 20. Взаимодействие красителя и препарата происходило при постоянном перемешивании на аппарате для встряхивания АВУ-бс в течение 3 ч с частотой 110 колебаний/мин и выстаивании до 24 ч при комнатной температуре и рН раствора, близкой к нейтральной. Было отмечено, что кроме сорбции модифицированным клиноптилолитом, выпадает осадок красителя, то есть препарат обладает и флокулирующими свойствами. Выпавший осадок красителя отфильтровывали, определяли его количество, а концентрацию красителя, оставшегося в осветленной ванне, определили спектрофотометрически. Ус тановили, что количество флокулированного и сорбированного красителя, при использовании ОДБ при прочих равных условиях возрастает с увеличением концентрации красителя в исходном растворе (табл. 28).
При этом красители кислотный алый 2Ж и синий 2К в первом цикле извлекаются на 98%, в то время как активные в меньшей степени подвергаются извлечению. Так как данный препарат является довольно дорогостоящим, для снижения себестоимости процесса и экономии сорбента была исследована возможность его повторного использования при тех же условиях и в растворах с тем же исходным содержанием красителя.
Приведенные в табл. 28 данные показывают, что можно эффективно использовать модифицированный клиноптилолит в нескольких циклах. Между циклами сорбент высушивали и никаких других обработок или промывки не проводили. При невысоких концентрациях ( 20 мг/л) красителей в осветляемом растворе сорбент способен эффективно извлекать кислотный краситель из воды при трех последовательных циклах его работы. С увеличением концентрации красителя до 0.1 г/л в растворе процент извлечения красителя в последующих циклах пропорционально снижается.
Следует отметить, что кислотные красители извлекаются значительно быстрее и эффективнее, чем активные.
В результате обработки раствора красителя с начальной концентрацией 100 мг/л значительно снижается цветность раствора в 32-120 раз (табл. 28). Частицы сорбента после извлечения красителя интенсивно окрашиваются в соответствующий цвет. При замочке окрашенного сорбента водой при 20С в течение 30 дней не обнаружено десорбции красителя. Краситель в незначительном количестве смывается при кипячении окрашенного сорбента в дистиллированной воде в течение 30 мин. Отмывка использованного клиноптилолита ОДБ растворами СН3СООН (рН=4, 40С, 12 часов), H2S04 (рН=2, 40С, 12 часов) и дистиллированной водой (80С, 15 мин) позволяет удалить только до 0.3 мг красителя/г сорбента. Спектр извлеченных красителей практически совпадает со спектром исходных красителей, (различие составляет для активных красителей 5 нм).
Таким образом, результаты эксперимента позволяют утверждать, что возможно повторное использование модифицированного клиноптилолита для очистки вод, содержащих красители. Это приводит к существенному удешевлению процесса.
