一種復(fù)合改性沸石的制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合改性沸石的制備方法，包括以下步驟：a）沸石經(jīng)過(guò)清洗后，放入馬弗爐內(nèi)300-500℃高溫煅燒2-5h；b）按每200ml投入5-20g的比例，秤取煅燒后的沸石浸泡在裝有質(zhì)量濃度1-3%SDS和1-3%SDBS混合溶液中，于常溫下恒溫振蕩12-48h；c）離心取出沸石，用蒸餾水洗滌直至無(wú)SDS和SDBS殘留；d）烘干，置于干燥器中備用。本發(fā)明還公開了采用復(fù)合改性沸石應(yīng)用于染料廢水的吸附方法，特別是結(jié)晶紫染料廢水溶液和亞甲基藍(lán)染料廢水溶液的吸附。本發(fā)明使改性沸石處理成分復(fù)雜的染料廢水成為可能。表面活性劑改性后的沸石其化學(xué)和生物穩(wěn)定性比其他方法改性沸石的穩(wěn)定性強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】一種復(fù)合改性沸石的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種復(fù)合改性沸石的制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)，如紡織業(yè)、皮革業(yè)、造紙業(yè)、食品加工業(yè)、光化學(xué)電池制造業(yè)等，每年都排放大量的染料廢水。廢水中含有殘余染料、漿料、助劑、纖維雜質(zhì)及無(wú)機(jī)鹽等。染料結(jié)構(gòu)中硝基和胺基化合物及其他重金屬元素有較大的生物毒性，且不同纖維原料需要不同的染料、助劑和染色方法，加工工藝也會(huì)隨季節(jié)等發(fā)生變化，使得染料廢水的水質(zhì)、水量等出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)。廢水中有機(jī)物含量高，可生化性差，色度高，并且含有大量助劑及表面活性劑，難生物降解，在生物處理曝氣時(shí)，產(chǎn)生泡沫，阻礙充氧。這些廢水如果不經(jīng)過(guò)處理直接排放，將會(huì)對(duì)水體造成嚴(yán)重污染。大量的有機(jī)物排入天然水體中將消耗溶解氧，破壞生態(tài)平衡，危害魚類生存。沉于水底的有機(jī)物，將因厭氧分解而產(chǎn)生臭氧氣體硫化氫。印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能的印染廢水處理技術(shù)勢(shì)在必行。
[0003]染料廢水脫色的方法很多，大致分為吸附法、生物脫色法、萃取、電解法、混凝法
坐寸o
[0004]生物脫色法是利用微生物來(lái)氧化或還原染料分子，破壞其不飽和鍵和發(fā)色基團(tuán)，從而達(dá)到處理目的的一種印染廢水處理方法。國(guó)內(nèi)對(duì)印染廢水以生物處理為主，主要使用表面加速曝氣和接觸氧化法。此方法對(duì)化學(xué)物質(zhì)毒性、水質(zhì)波動(dòng)等較為敏感，且生物法處理廢水設(shè)備占地面積大，對(duì)色度和COD (化學(xué)需氧量)去除率低，設(shè)計(jì)和運(yùn)用靈活性差。
[0005]萃取法是采用能很好溶解污染物但與水不互溶的萃取劑，使其能與廢水充分接觸后，利用污染物在水和溶劑中不同的分配比分離和提取污染物，從而凈化廢水。但是，萃取法必須要向廢水中加入萃取劑，難免會(huì)遺留在溶液中，造成二次污染。
[0006]電解法是利用電解還原、電解氧化或電解絮凝等作用，使廢水中有害物質(zhì)在陽(yáng)-陰兩極上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為無(wú)害物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)廢水凈化的方法。該方法處理廢水規(guī)模較小，運(yùn)行費(fèi)用較高，操作水平要求嚴(yán)格，而且可溶性有機(jī)物去除效果波動(dòng)較大，且電解液還可能對(duì)環(huán)境造成二次污染，在使用上受到一定限制。
[0007]混凝法是指向廢水中添加一定的絮凝劑、助凝劑，通過(guò)物理或化學(xué)的作用，使廢水中的膠體和細(xì)微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離除去的水處理法。無(wú)機(jī)混凝劑對(duì)以膠體或懸浮狀態(tài)存在于廢水中的染料具有良好的脫色效果，但對(duì)不易形成膠體微粒的水溶液如酸性染料、活性染料及部分小分子的直接染料廢水則混凝效果不理想。
[0008]吸附法處理染料廢水具有方便簡(jiǎn)便、效率高、投資少、周期短等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)適用，符合我國(guó)國(guó)情，歷來(lái)受到重視，如以沸石、活性炭、粉煤灰等作為吸附劑。沸石的晶體結(jié)構(gòu)是由硅(鋁)氧四面體連成三維的格架，格架中有各種大小不同的空穴和通道，具有很大的開放性，可用于凈化或分離混合成分的物質(zhì)，如氣體分離、石油凈化、處理工業(yè)污染等。
[0009]但沸石是一種疏松多孔的極性物質(zhì)，其對(duì)染料分子的吸附能力，主要取決于染料分子的大小和極性，小分子較大分子易被吸附，極性分子較非極性分子易被吸附，故沸石直接用于去除水中污染物受到限制，同時(shí)由于沸石本身硅氧結(jié)構(gòu)本身帶負(fù)電荷，故沸石去除廢水中的陰離子污染物效果較差。因此多采用有機(jī)物對(duì)沸石進(jìn)行改性，特別是使用表面活性劑對(duì)沸石進(jìn)行改性。由于表面活性劑硅烷活性很高，他們能與沸石表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，并連接到沸石的表面，形成了具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的硅氧層，因此通過(guò)此方法改性后的沸石具有多種不同類型離子的處理能力，吸附量也大為提高，引起了廣泛的重視和研究。
[0010]表面活性劑易于生物降解，原料可再生，廣泛使用對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)人體和生物均無(wú)危害。表面活性劑由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)，分子中既有含有親水基團(tuán)又含有親油基團(tuán)，使其可以在氣液和固液界面發(fā)生定向的吸附排列，并能在不同的液相環(huán)境和不同的濃度下形成表面活性劑分子的多種有序組合體。表面活性劑的這些性質(zhì)被廣泛的應(yīng)用于新型改性沸石材料的合成中。表面活性劑分子量較大，不能進(jìn)入沸石孔穴內(nèi)部，只能在沸石表面的作用點(diǎn)發(fā)生作用，由于表面活性劑疏水的長(zhǎng)碳鏈的相互作用，在沸石表面形成了一條類似膠束的覆蓋物，非極性有機(jī)物可在表面活性劑形成的有機(jī)物相中被去除。表面活性劑改性后在保持沸石對(duì)重金屬離子、銨離子和其他無(wú)機(jī)物及某些有機(jī)物去除能力的同時(shí)，還大大提高其去除有機(jī)物的能力。因此，經(jīng)表面活性劑改性后的沸石可廣泛的用于處理有機(jī)廢水、印染廢水等。
[0011]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的相對(duì)不足，提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供一種用表面活性劑對(duì)沸石進(jìn)行改性制備的方法，并提供利用該沸石對(duì)染料廢水進(jìn)行脫色的具體應(yīng)用。
[0013]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種復(fù)合改性沸石的制備方法，包括以下步驟:
[0014]a)沸石經(jīng)過(guò)清洗后，放入馬弗爐內(nèi)300-500°C高溫煅燒2_5h ；
[0015]b)按每200ml投入5_20g的比例，秤取煅燒后的沸石浸泡在裝有質(zhì)量濃度1_3%SDS和1-3%SDBS混合溶液中，于常溫下恒溫振蕩12-48h ;優(yōu)選按每200ml溶液投入IOg的比例，秤取煅燒后的沸石浸泡在裝有質(zhì)量濃度1%SDS和1%SDBS溶液的錐形瓶中，于常溫下恒溫振湯 24h。
[0016]c)離心取出沸石，用蒸餾水洗滌直至無(wú)SDS和SDBS殘留；
[0017]d)烘干，置于干燥器中備用。
[0018]本發(fā)明還提供了采用上述方法制備的復(fù)合改性沸石應(yīng)用方法，用于染料廢水的吸附，具體包括以下步驟:每25ml質(zhì)量濃度為10-100mg/L的染料廢水溶液，向其中加入
0.1-ο.3g的復(fù)合改性沸石，在15-35°c下振蕩吸附10-120min，離心得到吸附后濾液。
[0019]進(jìn)一步的，采用上述方法制備的復(fù)合改性沸石用于結(jié)晶紫染料廢水溶液的吸附，具體包括以下步驟:每25ml質(zhì)量濃度為50mg/L的染料廢水溶液，向其中加入0.25g的復(fù)合改性沸石，調(diào)節(jié)混合溶液的PH值為8，在30°C下恒溫振蕩吸附60min，離心得到吸附后濾液。
[0020]采用上述方法制備的復(fù)合改性沸石用于亞甲基藍(lán)染料廢水溶液的吸附，具體包括以下步驟:每25ml質(zhì)量濃度為50mg/L的染料廢水溶液，向其中加入0.25g的復(fù)合改性沸石，在30°C下恒溫振蕩吸附45min，離心得到吸附后濾液。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:[0022]本發(fā)明用表面活性劑改性的沸石具有多種不同類型離子和有機(jī)物的處理能力，使改性沸石處理成分復(fù)雜的染料廢水成為可能。用表面活性劑改性沸石將是天然沸石改性應(yīng)用于污水處理的關(guān)鍵技術(shù)。表面活性劑改性后的沸石其化學(xué)和生物穩(wěn)定性比其他方法改性沸石的穩(wěn)定性強(qiáng)。
[0023]術(shù)語(yǔ)解釋:
[0024]SDS:十二烷基硫酸納
[0025]SDBS:十二烷基苯磺酸鈉
[0026]COD:化學(xué)需氧量
【具體實(shí)施方式】
[0027]本實(shí)施例的一種復(fù)合改性沸石的制備，包括以下步驟:
[0028]a)沸石經(jīng)過(guò)清洗后，放入馬弗爐內(nèi)300_500°C高溫煅燒2_5h ；
[0029]b)優(yōu)選按每200ml溶液投入IOg的比例，秤取煅燒后的沸石浸泡在裝有質(zhì)量濃度1%SDS和1%SDBS溶液的錐形瓶中，于常溫下恒溫振蕩24h。
[0030]c)離心取出沸石，用蒸餾水洗滌直至無(wú)SDS和SDBS殘留；
[0031]d)烘干，置于干燥 器中備用。
[0032]染料是指能使材料或其他物質(zhì)染成具有鮮明而牢固顏色的有機(jī)化合物，主要應(yīng)用于紡織品及皮革的染色。此外還廣泛應(yīng)用于橡膠制品、塑料、油脂、油墨、造紙、食品、醫(yī)藥和信息材料工業(yè)等方面。一切顏色都來(lái)自紅、黃、藍(lán)三種顏色。使用這三種原色可以產(chǎn)生二級(jí)原色，紅+藍(lán)=紫，紅+黃=橙，藍(lán)+黃=綠等等。這些顏色可以以不同的比例相加就可以得到多種多樣的顏色。因此，在考慮改性沸石吸附的染料顏色時(shí)，選擇使用了藍(lán)這個(gè)一級(jí)原色，此外還有一個(gè)二級(jí)原色紫色作為代表，因此選擇的染料為亞甲基藍(lán)和結(jié)晶紫做代表進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。
[0033]a、復(fù)合改性沸石吸附結(jié)晶紫
[0034]I)稱取0.25g復(fù)合改性沸石加入到25mL質(zhì)量濃度為50mg/L結(jié)晶紫染料，調(diào)節(jié)混合溶液的PH值為8，置于30°C恒溫振蕩器中，恒溫吸附lh，離心得到濾液。將濾液采用分光光度法測(cè)定染料的吸光度來(lái)確定其質(zhì)量濃度。用紫外可見分光光度計(jì)在結(jié)晶紫的最大吸收波590nm長(zhǎng)處，以蒸餾水為空白溶液測(cè)定各溶液的吸光度。分析濾液中剩余染料的質(zhì)量濃度，計(jì)算出吸附的去除率93.4%、吸附量達(dá)到4.67mg/g。
[0035]2)在上述I)其他條件不變的情況下，調(diào)節(jié)恒溫振蕩器的溫度分別為15°C，20°C，25°C，30°C，其吸附結(jié)果分別是:15°C時(shí)，吸附的去除率72.6%、吸附量達(dá)到3.63mg/g ；20°C時(shí)，吸附的去除率80.4%、吸附量達(dá)到4.02mg/g ;25°C時(shí)，吸附的去除率89.2%、吸附量達(dá)到
4.46mg/g ;30°C時(shí)，吸附的去除率93.4%、吸附量達(dá)到4.67mg/g。溫度越高，吸附越有利。
[0036]b、復(fù)合改性沸石吸附亞甲基藍(lán)
[0037]I)稱取0.25g復(fù)合改性沸石加入到25mL質(zhì)量濃度為50mg/L亞甲基藍(lán)染料置于30°C恒溫振蕩器中，恒溫吸附45min，離心得到濾液。將濾液采用分光光度法測(cè)定染料的吸光度來(lái)確定其質(zhì)量濃度。用紫外可見分光光度計(jì)在結(jié)晶紫的最大吸收波668nm長(zhǎng)處，以蒸餾水為空白溶液測(cè)定各溶液的吸光度。分析濾液中剩余染料的質(zhì)量濃度，計(jì)算出吸附的去除率91.6%，吸附量為4.58mg/g。[0038]2)在上述l)25mL質(zhì)量濃度為50mg/L亞甲基藍(lán)染料中加入0.25g復(fù)合改性沸石和7.3125-146.25mg 的 NaCl，使溶液中 NaCl 的濃度分別為 0.005mol/L, 0.01mol/L, 0.lmol/L,其他條件不變的情況下，隨著溶液中NaCl濃度的增大，吸附量逐漸變小。當(dāng)溶液中NaCl的濃度增大為0.lmol/L時(shí)，吸附45min后，溶液的透過(guò)率僅為4.4%，吸附量為0.22mg/g，幾乎沒有吸附。說(shuō)明溶液中存在的其他離子將會(huì)影響吸附的進(jìn)行，導(dǎo)致吸附量減少。
[0039]以上實(shí)例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合改性沸石的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a)沸石經(jīng)過(guò)清洗后，放入馬弗爐內(nèi)300-500°C高溫煅燒2_5h； b)按每200ml投入5-20g的比例，秤取煅燒后的沸石浸泡在裝有質(zhì)量濃度1_3%SDS和1-3%SDBS混合溶液中，于常溫下恒溫振蕩12-48h ； c)離心取出沸石，用蒸餾水洗滌直至無(wú)SDS和SDBS殘留； d)烘干，置于干燥器中備用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合改性沸石的制備方法，其特征在于，所述的步驟b)中，按每200ml溶液投入IOg的比例，秤取煅燒后的沸石浸泡在裝有質(zhì)量濃度1%SDS和1%SDBS溶液的錐形瓶中，于常溫下恒溫振蕩24h。
3.—種權(quán)利要求1制備的復(fù)合改性沸石應(yīng)用方法，用于染料廢水的吸附，其特征在于，具體包括以下步驟:每25ml質(zhì)量濃度為10-100mg/L的染料廢水溶液，向其中加入0.1-0.3g的復(fù)合改性沸石，在15-35°c下振蕩吸附10-120min，離心得到吸附后濾液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合改性沸石應(yīng)用方法，其特征在于，用于結(jié)晶紫染料廢水溶液的吸附，具體包括以下步驟:每25ml質(zhì)量濃度為50mg/L的染料廢水溶液，向其中加入0.25g的復(fù)合改性沸石，調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為8，在30°C下恒溫振蕩吸附60min，離心得到吸附后濾液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合改性沸石應(yīng)用方法，其特征在于，用于亞甲基藍(lán)染料廢水溶液的吸附，具體包括以下步驟:每25ml質(zhì)量濃度為50mg/L的染料廢水溶液，向其中加A 0.25g的復(fù)合改性沸石，在30°C下恒溫振蕩吸附45min，離心得到吸附后濾液。
【文檔編號(hào)】C02F1/28GK103752265SQ201410014536
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】翁晴, 陳鯉文, 修福榮, 張志剛, 曹小霞 申請(qǐng)人:福建工程學(xué)院