一種染料廢水處理用吸附劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種染料廢水處理用吸附劑的制備方法，特別是一種用于處理陰離子染料廢水的生物質(zhì)吸附劑的制備方法。本發(fā)明的吸附劑是由蔗渣經(jīng)預(yù)處理、堿活化后再被氧化處理，然后接枝超支化聚酰胺胺聚合物而制成。包括如下步驟：（1）蔗渣纖維經(jīng)預(yù)處理、堿活化和氧化處理；（2）氧化蔗渣纖維接枝超支化聚酰胺胺，得到多氨基修飾的蔗渣基吸附劑。本發(fā)明制備的吸附劑具有穩(wěn)定性好、吸附效果好，適用范圍廣等特點(diǎn)，可用于陰離子染料廢水的處理。以剛果紅染料廢水為例，該吸附劑對(duì)剛果紅的吸附容量和吸附效率分別達(dá)到240mg/g和97%。制備吸附劑的原料來源廣泛，價(jià)廉易得，成本低，應(yīng)用于廢水處理時(shí)操作方便，工藝簡(jiǎn)單。
【專利說明】一種染料廢水處理用吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物吸附劑的制備方法，特別是一種染料廢水處理用生物吸附劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紡織品的印染工序會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，這些廢水中含有一定量的染料。印染廢水的水質(zhì)復(fù)雜，有機(jī)物含量高，色度深，生物降解性低，其處理方法通常有吸附法、絮凝法、氧化還原法、生化法及膜處理法等。吸附法是利用吸附劑所具有的獨(dú)特物理結(jié)構(gòu)或化學(xué)結(jié)構(gòu)，通過范德華力和化學(xué)鍵的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中污染物的有效去除。吸附法用于有機(jī)污染物廢水的處理，具有適用范圍廣、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此在廢水處理中得到廣泛的應(yīng)用。常規(guī)的吸附劑有活性炭、煤灰、沸石、硅藻土等?；钚蕴课侥芰?qiáng)且適應(yīng)范圍廣，近年來在多種污染源的廢水處理中得到了重視和應(yīng)用，但是活性炭價(jià)格高，使用壽命短，再生成本高。因此尋求廉價(jià)的自然資源或農(nóng)業(yè)廢棄物作為載體，對(duì)其進(jìn)行物理或化學(xué)改性后應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域，成為國內(nèi)外眾多研究者的研究對(duì)象。
[0003]纖維素是地球上儲(chǔ)量最豐富的天然高聚物材料之一，其來源豐富、價(jià)格低廉，安全無毒，可再生且可生物降解，是一種綠色環(huán)保的載體材料。纖維素分子內(nèi)含有許多親水性的羥基基團(tuán)，它具有納米尺寸、多孔性、大比表面積等特性，這些為其用作吸附材料提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。人們通過一系列與羥基有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，如酯化、醚化、接枝、交聯(lián)等對(duì)其進(jìn)行改性，在纖維素骨架上引入不同活性基團(tuán)而得到相應(yīng)吸附劑。張力平等(《改性木屑對(duì)堿性染料吸附性能的初步研究》，木材工業(yè)，2004，18 (2):21-23)利用桃木木屑為原料，經(jīng)化學(xué)改性后吸附堿性品紅和孔雀石綠染料；楊莉等利用花生殼粉作為生物吸附劑去除印染廢水中的活性黃、活性紅和活性藍(lán)染料(《花生殼粉去除印染廢水中活性染料的研究》，湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52 (9):2035-2037)。
[0004]未見有采用蔗渣纖維素接枝超支化聚酰胺胺聚合物制成染料廢水處理用吸附劑的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種利用來源廣泛、價(jià)廉易得的蔗渣纖維為原材料，制備蔗渣基吸附劑的染料廢水處理用吸附劑的制備方法。
[0006]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種染料廢水處理用吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
a.將蔗渣纖維放入去離子水中煮沸l(wèi)_2h，然后用乙醇洗滌和去離子水洗滌以去除蔗渣纖維中的雜質(zhì)，烘干后得到蔗渣纖維備用；
b.將上述所得蔗渣纖維置于氫氧化鈉溶液中，持續(xù)攪拌，于室溫下活化30-120min，洗滌至中性，烘干備用；
c.將上述經(jīng)活化的鹿洛纖維置于氧化劑溶液中避光反應(yīng)30min?120min,水洗至中性，真空干燥，得氧化蔗渣纖維；
d.將上述氧化鹿洛纖維置于超支化聚酰胺胺的水溶液中反應(yīng)60min?180 min,洗漆，干燥，得到蔗渣基吸附劑。
[0007]所述步驟b中氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度為10%_25%，控制浴比為1:10?50。
[0008]所述步驟c中的氧化劑溶液為:高碘酸鉀溶液或高碘酸鈉溶液，氧化劑濃度為2g/L?20g/L，反應(yīng)溫度30°C?50°C，浴比為1:10?50。
[0009]所述步驟d中超支化聚酰胺胺的水溶液濃度為10g/L?30g/L，反應(yīng)溫度為50?80°C，浴比控制為1:10?50。
[0010]所述的超支化聚酰胺胺為含有雙鍵并含有羧基或酯基的單體與多胺或多乙烯多胺單體合成；所述的含有雙鍵并含有羧基或酯基的單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一種；所述的多胺或多乙烯多胺單體為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一種或兩種混合物。
[0011]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明之一種染料廢水處理用吸附劑，具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明以蔗渣纖維為載體制備吸附劑，其原料來源廣泛、價(jià)格低廉、環(huán)境友好，制備方法簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，便于規(guī)?；?。甘蔗渣中纖維素含量高，用于廢水處理具有來源廣、成本低，直接或改性后均可使用，可解吸，適用污染物的范圍廣、固液分離容易等特點(diǎn)，甘蔗渣的可再生性和低成本是其作為廢水處理吸附劑的突出優(yōu)勢(shì)。
[0012](2)本發(fā)明以蔗糖加工業(yè)的副產(chǎn)物蔗渣作為基體，接枝分子中含有眾多伯氨基、亞氨基的超支化聚酰胺胺來制備蔗渣基生物吸附劑。超支化聚酰胺胺具有獨(dú)特的準(zhǔn)球形分子結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)高度支化并含有豐富的伯胺基和亞氨基，合成簡(jiǎn)便、水中溶解性好、黏度低、反應(yīng)活性高，具有聚陽離子特性。制備出的吸附劑性能穩(wěn)定，環(huán)境友好，對(duì)染料的適用范圍廣，且吸附容量大，廢水處理方法簡(jiǎn)單，固液分離容易。
[0013]下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明之一種染料廢水處理用吸附劑的制備方法的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1:超支化聚酰胺胺改性前后蔗渣纖維的紅外光譜圖。
[0015]圖2:本發(fā)明實(shí)施例1中制得的吸附劑，對(duì)剛果紅染料廢水處理時(shí)吸附時(shí)間與吸附容量之間的關(guān)系曲線圖。
[0016]圖1中:其中(a)為經(jīng)氫氧化鈉活化的蔗渣纖維紅外光譜；(b)為高碘酸鈉氧化的蔗渣纖維的紅外光譜；(C)接枝超支化聚酰胺胺聚合物的蔗渣基吸附劑的紅外光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
首先對(duì)蔗渣纖維進(jìn)行預(yù)處理:將蔗渣纖維分散疏解5-10min，用去離子水煮沸2h后，再用乙醇和去離子水洗滌，以去除蔗渣纖維中的雜質(zhì)。然后控制浴比為1:30，在常溫下將其置于質(zhì)量濃度為10%的NaOH溶液中以100-200轉(zhuǎn)/分持續(xù)攪拌，活化60min，洗滌至中性，烘干備用； 控制浴比為1:30，稱取5g經(jīng)活化處理的干燥蔗渣纖維，置于濃度為10g/L的高碘酸鈉溶液中，50°C避光反應(yīng)120min，用去離子水充分洗滌去除未反應(yīng)的氧化劑后，烘干制得氧化蔗渣纖維素；
控制浴比為1:30，將制得的氧化蔗渣纖維置于濃度為20g/L的超支化聚酰胺胺的水溶液中，60°C反應(yīng)150min，洗滌去除未反應(yīng)的超支化聚酰胺胺，干燥后即制得超支化聚酰胺胺改性的蔗渣基吸附劑。
[0018]實(shí)施例2
首先對(duì)蔗渣纖維進(jìn)行預(yù)處理:將蔗渣纖維分散疏解5-10min，用去離子水煮沸2h后，再用乙醇和去離子水洗滌，以去除蔗渣纖維中的雜質(zhì)。然后控制浴比為1:30，在常溫下將其置于質(zhì)量濃度為15%的NaOH溶液中以100-200r/min持續(xù)攪拌，活化30分鐘，洗滌至中性，烘干備用；
控制浴比為1:30，稱取5g經(jīng)活化處理的干燥蔗渣纖維，置于濃度為15g/L的高碘酸鈉溶液中，50°C避光反應(yīng)90min，用去離子水充分洗滌去除未反應(yīng)的氧化劑后，烘干制得氧化蔗渣纖維；
控制浴比為1:50，將制得的氧化蔗渣纖維置于濃度為20g/L的超支化聚酰胺胺的水溶液中，70°C反應(yīng)120min，洗滌去除未反應(yīng)的超支化聚酰胺胺水溶液，干燥后即制得超支化聚酰胺胺改性的蔗渣吸附劑。
[0019]發(fā)明各實(shí)施例所述的超支化聚酰胺胺為含有雙鍵并含有羧基或酯基的單體與多胺或多乙烯多胺單體合成；所述的含有雙鍵并含有羧基或酯基的單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一種；所述的多胺或多乙烯多胺單體為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一種或兩種混合物。超支化聚酰胺胺的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相同，此處不再詳細(xì)描述。
[0020]作為本發(fā)明各實(shí)施例的又一種變換，所述的蔗渣纖維也可以不經(jīng)過分散疏解步驟，直接用去離子水煮沸處理，其不影響得到的吸附劑的本質(zhì)性能。所述的用乙醇和去離子水洗滌操作中，乙醇和去離子水洗滌的洗滌順序可變換，優(yōu)選先用乙醇洗滌，再用去離子水洗漆。
[0021]作為本發(fā)明各實(shí)施例的又一種變換，所述的避光反應(yīng)采用的氧化劑除了高碘酸鈉溶液外，還可以采用高碘酸鉀溶液。
[0022]本發(fā)明浴比是指固體重量(g)與液體體積(mL)的比值。
[0023]本發(fā)明制備得到的吸附劑是用于處理陰離子染料廢水的生物質(zhì)吸附劑，吸附劑使用的具體步驟如下:將吸附劑加入到染料廢水中，于一定的條件下進(jìn)行吸附，達(dá)到吸附平衡時(shí)結(jié)束，取上層清液測(cè)試吸附后殘余染料溶液的吸光度，并根據(jù)染料溶液的濃度-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算其濃度。根據(jù)吸附前后染料溶液的濃度，計(jì)算吸附容量及對(duì)染料的去除效率。
[0024]吸附試驗(yàn)1:以剛果紅染料做吸附試驗(yàn)。
[0025]取0.3g實(shí)施例1制備的吸附劑置于250ml錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為200mg/L的剛果紅溶液100ml，在溫度30°C、轉(zhuǎn)速120r/min水浴震蕩器中震蕩吸附，直至吸附達(dá)到平衡為止。在吸附過程中間隔一定時(shí)間，取上層清液在其最大吸收波長496nm處測(cè)吸光度，根據(jù)剛果紅溶液的濃度-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出所取樣品溶液的濃度，然后依據(jù)下式計(jì)算吸附
【權(quán)利要求】
1.一種染料廢水處理用吸附劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: a、將蔗渣纖維放入去離子水中煮沸l(wèi)_2h，然后用乙醇洗滌和去離子水洗滌以去除蔗渣纖維中的雜質(zhì)，烘干后得到蔗渣纖維備用； b、將上述所得蔗渣纖維置于氫氧化鈉溶液中，持續(xù)攪拌，于室溫下活化30-120min，洗滌至中性，烘干備用； C、將上述經(jīng)活化的鹿洛纖維置于氧化劑溶液中避光反應(yīng)30min?120min,水洗至中性，真空干燥，得氧化蔗渣纖維； d、將上述氧化蔗渣纖維置于超支化聚酰胺胺水溶液中反應(yīng)60min?180 min，洗滌，干燥，得到蔗渣基吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料廢水處理用吸附劑的制備方法，其特征在于:所述步驟b中氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度為10%-25%，控制浴比為1:10?50。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種染料廢水處理用吸附劑的制備方法，其特征在于:所述步驟c中的氧化劑溶液為:高碘酸鉀溶液或高碘酸鈉溶液，氧化劑濃度為2g/L?20g/L，反應(yīng)溫度30°C?50°C，浴比為1:10?50。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種染料廢水處理用吸附劑的制備方法，其特征在于:所述步驟d中超支化聚酰胺胺水溶液濃度為10g/L?30g/L，反應(yīng)溫度為50?80°C，浴比控制為1:10?50。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種染料廢水處理用吸附劑的制備方法，其特征在于:所述的超支化聚酰胺胺為含有雙鍵并含有羧基或酯基的單體與多胺或多乙烯多胺單體合成；所述的含有雙鍵并含有羧基或酯基的單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一種；所述的多胺或多乙烯多胺單體為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一種或兩種混合物。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK103551124SQ201310493946
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】岳新霞, 黃繼偉, 蔣芳 申請(qǐng)人:廣西科技大學(xué)