碳纳米管氧化石墨烯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 21:57:07

1 有机染料

    1. 有机染料的概述

有机染料频繁出现于日常生活中,广泛应用于纺织、造纸、印刷、塑料、皮革和化妆品行业,目的是对各类产品进行着色,但是使用有机染料后产生的工艺废水会污染水体环境,难以降解的有机染料经常会残留在废水中,具有存在时间长、迁移范围广、危害大、处理难度大等难题,尤其是甲基橙和亚甲基蓝能够引发较为严重的环境问题。某些染料具有致癌作用,对人体肝脏、中枢神经系统和消化系统会造成严重的伤害,尤其是废水含有染料之后色度变高,影响了光线传播,水中氧含量下降,造成水中生物死亡,降低水体自净能力,而且染料中含有大量芳香族化合物,很容易发生化学反应生成有毒物质,残留在水体中会破坏生态环境,造成水资源匮乏,影响水生动植物的生长和繁殖,与人体长期接触不但会引起皮肤过敏,甚至诱发癌变,威胁人类健康,所以染料废水经过处理达标后才能排入环境中的水体。环境保护领域相关人士相当重视如何有效治理染料废水污染。

    1. 有机染料的分类

一般情况下,有机染料可以按照化学结构,粒子电荷两种方法分类,根据其粒子电荷分类,在水溶液中溶解时,分为阳离子染料(即碱性染料)、阴离子染料(即酸性染料)和非离子染料(即分散染料)[1]。碱性染料(cationic dyes)带正电荷,在水中呈阳离子状态,属于碱性染料类,可以对晴纶纤维染色,如结晶、紫亚甲基蓝(MB)、番红花红等。酸性染料(acid dyes) 带负电荷,可以对蛋白纤维,如羊毛、蚕丝、皮革进行染色,原理是在酸性介质下,酸性品红,甲基橙,刚果红等染料分子内所含的磺酸基、羧基能够与蛋白纤维分子中的氨基以离子键结合,使其染色。分散染料(disperse dyes)是用在水分散系中的非离子染料,水溶性小,且成分散状态,需要借助分散剂才能对疏水性纤维,如涤纶、锦纶等染色[2]

染料的化学结构不同,直接影响染料的特征和共性,按照其结构不同可分为:偶氮染料、蒽醌类染料、稠环酮类染料、酞管染料、二芳甲烷染料、三芳甲烷染料、杂蕙类染料和硫化染料等[3]

    1. 有机染料的特性

有机染料具有的优良特点,如高比表面积、特殊的晶面和较多的吸附空位等,使其非常适合作为染色废水吸附剂,常用的有机染料标记物是荧光素类以及罗丹明类染料。但是,有机染料大部分是有毒,难降解的物质,不同类型的染料对环境有着不同的影响,例如碱性染料的颜色强度很高,即使浓度很低,也很明显。

不同化学结构的染料的用途路有不同,和入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,还能通过其产生的20多种致癌物质与人体DNA结合,诱发入体病变,它的分子结构中有毒胺的存在,所以毒性很大[4]。芳胺类合成的偶氮染料可以致癌,对水生动物有毒,经生物链富集进入体内,从而导致很多恶性疾病,尤其是含氮的基团易被还原成胺,对生物产生毒性。蒽醌类染料对降解的抵抗力最强且染料废水难脱色,因为它含有芳香结构,降解较难。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。很多染料废水含有重金属,毒性大,生物可降解性差同时无机盐含量高,使水处理难度高[5]

一般的有机染料具有抗光解、抗细菌、抗氧化攻击的特性,因此他们可以长期稳定的存在,使水体产生令人难受的颜色、臭味、富营养化、还有生物累积性,最主要的是有机染料能够自发的进行氧化反应、水解反应等,其生成的物质很有可能毒害更大。

2有机染料的去除方法

2.1化学法

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