一种染料废水处理用吸附剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种染料废水处理用吸附剂的制备方法，特别是一种用于处理阴离子染料废水的生物质吸附剂的制备方法。本发明的吸附剂是由蔗渣经预处理、碱活化后再被氧化处理，然后接枝超支化聚酰胺胺聚合物而制成。包括如下步骤：（1）蔗渣纤维经预处理、碱活化和氧化处理；（2）氧化蔗渣纤维接枝超支化聚酰胺胺，得到多氨基修饰的蔗渣基吸附剂。本发明制备的吸附剂具有稳定性好、吸附效果好，适用范围广等特点，可用于阴离子染料废水的处理。以刚果红染料废水为例，该吸附剂对刚果红的吸附容量和吸附效率分别达到240mg/g和97%。制备吸附剂的原料来源广泛，价廉易得，成本低，应用于废水处理时操作方便，工艺简单。
【专利说明】一种染料废水处理用吸附剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物吸附剂的制备方法，特别是一种染料废水处理用生物吸附剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]纺织品的印染工序会产生大量的废水，这些废水中含有一定量的染料。印染废水的水质复杂，有机物含量高，色度深，生物降解性低，其处理方法通常有吸附法、絮凝法、氧化还原法、生化法及膜处理法等。吸附法是利用吸附剂所具有的独特物理结构或化学结构，通过范德华力和化学键的作用，实现对水体中污染物的有效去除。吸附法用于有机污染物废水的处理，具有适用范围广、不产生二次污染等优点，因此在废水处理中得到广泛的应用。常规的吸附剂有活性炭、煤灰、沸石、硅藻土等。活性炭吸附能力强且适应范围广，近年来在多种污染源的废水处理中得到了重视和应用，但是活性炭价格高，使用寿命短，再生成本高。因此寻求廉价的自然资源或农业废弃物作为载体，对其进行物理或化学改性后应用于废水处理领域，成为国内外众多研究者的研究对象。
[0003]纤维素是地球上储量最丰富的天然高聚物材料之一，其来源丰富、价格低廉，安全无毒，可再生且可生物降解，是一种绿色环保的载体材料。纤维素分子内含有许多亲水性的羟基基团，它具有纳米尺寸、多孔性、大比表面积等特性，这些为其用作吸附材料提供了良好的物质基础。人们通过一系列与羟基有关的化学反应，如酯化、醚化、接枝、交联等对其进行改性，在纤维素骨架上引入不同活性基团而得到相应吸附剂。张力平等(《改性木屑对碱性染料吸附性能的初步研究》，木材工业，2004，18 (2):21-23)利用桃木木屑为原料，经化学改性后吸附碱性品红和孔雀石绿染料；杨莉等利用花生壳粉作为生物吸附剂去除印染废水中的活性黄、活性红和活性蓝染料(《花生壳粉去除印染废水中活性染料的研究》，湖北农业科学，2013，52 (9):2035-2037)。
[0004]未见有采用蔗渣纤维素接枝超支化聚酰胺胺聚合物制成染料废水处理用吸附剂的报道。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:提供一种利用来源广泛、价廉易得的蔗渣纤维为原材料，制备蔗渣基吸附剂的染料废水处理用吸附剂的制备方法。
[0006]解决上述技术问题的技术方案是:一种染料废水处理用吸附剂的制备方法，包括以下步骤:
a.将蔗渣纤维放入去离子水中煮沸l_2h，然后用乙醇洗涤和去离子水洗涤以去除蔗渣纤维中的杂质，烘干后得到蔗渣纤维备用；
b.将上述所得蔗渣纤维置于氢氧化钠溶液中，持续搅拌，于室温下活化30-120min，洗涤至中性，烘干备用；
c.将上述经活化的鹿洛纤维置于氧化剂溶液中避光反应30min?120min,水洗至中性，真空干燥，得氧化蔗渣纤维；
d.将上述氧化鹿洛纤维置于超支化聚酰胺胺的水溶液中反应60min?180 min,洗漆，干燥，得到蔗渣基吸附剂。
[0007]所述步骤b中氢氧化钠溶液质量浓度为10%_25%，控制浴比为1:10?50。
[0008]所述步骤c中的氧化剂溶液为:高碘酸钾溶液或高碘酸钠溶液，氧化剂浓度为2g/L?20g/L，反应温度30°C?50°C，浴比为1:10?50。
[0009]所述步骤d中超支化聚酰胺胺的水溶液浓度为10g/L?30g/L，反应温度为50?80°C，浴比控制为1:10?50。
[0010]所述的超支化聚酰胺胺为含有双键并含有羧基或酯基的单体与多胺或多乙烯多胺单体合成；所述的含有双键并含有羧基或酯基的单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种；所述的多胺或多乙烯多胺单体为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一种或两种混合物。
[0011]由于采用上述技术方案，本发明之一种染料废水处理用吸附剂，具有以下有益效果:
(I)本发明以蔗渣纤维为载体制备吸附剂，其原料来源广泛、价格低廉、环境友好，制备方法简单、反应条件温和，便于规模化。甘蔗渣中纤维素含量高，用于废水处理具有来源广、成本低，直接或改性后均可使用，可解吸，适用污染物的范围广、固液分离容易等特点，甘蔗渣的可再生性和低成本是其作为废水处理吸附剂的突出优势。
[0012](2)本发明以蔗糖加工业的副产物蔗渣作为基体，接枝分子中含有众多伯氨基、亚氨基的超支化聚酰胺胺来制备蔗渣基生物吸附剂。超支化聚酰胺胺具有独特的准球形分子结构、结构高度支化并含有丰富的伯胺基和亚氨基，合成简便、水中溶解性好、黏度低、反应活性高，具有聚阳离子特性。制备出的吸附剂性能稳定，环境友好，对染料的适用范围广，且吸附容量大，废水处理方法简单，固液分离容易。
[0013]下面，结合附图和实施例对本发明之一种染料废水处理用吸附剂的制备方法的技术特征作进一步的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1:超支化聚酰胺胺改性前后蔗渣纤维的红外光谱图。
[0015]图2:本发明实施例1中制得的吸附剂，对刚果红染料废水处理时吸附时间与吸附容量之间的关系曲线图。
[0016]图1中:其中(a)为经氢氧化钠活化的蔗渣纤维红外光谱；(b)为高碘酸钠氧化的蔗渣纤维的红外光谱；(C)接枝超支化聚酰胺胺聚合物的蔗渣基吸附剂的红外光谱。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
首先对蔗渣纤维进行预处理:将蔗渣纤维分散疏解5-10min，用去离子水煮沸2h后，再用乙醇和去离子水洗涤，以去除蔗渣纤维中的杂质。然后控制浴比为1:30，在常温下将其置于质量浓度为10%的NaOH溶液中以100-200转/分持续搅拌，活化60min，洗涤至中性，烘干备用； 控制浴比为1:30，称取5g经活化处理的干燥蔗渣纤维，置于浓度为10g/L的高碘酸钠溶液中，50°C避光反应120min，用去离子水充分洗涤去除未反应的氧化剂后，烘干制得氧化蔗渣纤维素；
控制浴比为1:30，将制得的氧化蔗渣纤维置于浓度为20g/L的超支化聚酰胺胺的水溶液中，60°C反应150min，洗涤去除未反应的超支化聚酰胺胺，干燥后即制得超支化聚酰胺胺改性的蔗渣基吸附剂。
[0018]实施例2
首先对蔗渣纤维进行预处理:将蔗渣纤维分散疏解5-10min，用去离子水煮沸2h后，再用乙醇和去离子水洗涤，以去除蔗渣纤维中的杂质。然后控制浴比为1:30，在常温下将其置于质量浓度为15%的NaOH溶液中以100-200r/min持续搅拌，活化30分钟，洗涤至中性，烘干备用；
控制浴比为1:30，称取5g经活化处理的干燥蔗渣纤维，置于浓度为15g/L的高碘酸钠溶液中，50°C避光反应90min，用去离子水充分洗涤去除未反应的氧化剂后，烘干制得氧化蔗渣纤维；
控制浴比为1:50，将制得的氧化蔗渣纤维置于浓度为20g/L的超支化聚酰胺胺的水溶液中，70°C反应120min，洗涤去除未反应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剂。
[0019]发明各实施例所述的超支化聚酰胺胺为含有双键并含有羧基或酯基的单体与多胺或多乙烯多胺单体合成；所述的含有双键并含有羧基或酯基的单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种；所述的多胺或多乙烯多胺单体为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一种或两种混合物。超支化聚酰胺胺的制备方法与现有技术相同，此处不再详细描述。
[0020]作为本发明各实施例的又一种变换，所述的蔗渣纤维也可以不经过分散疏解步骤，直接用去离子水煮沸处理，其不影响得到的吸附剂的本质性能。所述的用乙醇和去离子水洗涤操作中，乙醇和去离子水洗涤的洗涤顺序可变换，优选先用乙醇洗涤，再用去离子水洗漆。
[0021]作为本发明各实施例的又一种变换，所述的避光反应采用的氧化剂除了高碘酸钠溶液外，还可以采用高碘酸钾溶液。
[0022]本发明浴比是指固体重量(g)与液体体积(mL)的比值。
[0023]本发明制备得到的吸附剂是用于处理阴离子染料废水的生物质吸附剂，吸附剂使用的具体步骤如下:将吸附剂加入到染料废水中，于一定的条件下进行吸附，达到吸附平衡时结束，取上层清液测试吸附后残余染料溶液的吸光度，并根据染料溶液的浓度-吸光度标准曲线，计算其浓度。根据吸附前后染料溶液的浓度，计算吸附容量及对染料的去除效率。
[0024]吸附试验1:以刚果红染料做吸附试验。
[0025]取0.3g实施例1制备的吸附剂置于250ml锥形瓶中，加入质量浓度为200mg/L的刚果红溶液100ml，在温度30°C、转速120r/min水浴震荡器中震荡吸附，直至吸附达到平衡为止。在吸附过程中间隔一定时间，取上层清液在其最大吸收波长496nm处测吸光度，根据刚果红溶液的浓度-吸光度标准曲线，得出所取样品溶液的浓度，然后依据下式计算吸附
【权利要求】
1.一种染料废水处理用吸附剂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: a、将蔗渣纤维放入去离子水中煮沸l_2h，然后用乙醇洗涤和去离子水洗涤以去除蔗渣纤维中的杂质，烘干后得到蔗渣纤维备用； b、将上述所得蔗渣纤维置于氢氧化钠溶液中，持续搅拌，于室温下活化30-120min，洗涤至中性，烘干备用； C、将上述经活化的鹿洛纤维置于氧化剂溶液中避光反应30min?120min,水洗至中性，真空干燥，得氧化蔗渣纤维； d、将上述氧化蔗渣纤维置于超支化聚酰胺胺水溶液中反应60min?180 min，洗涤，干燥，得到蔗渣基吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种染料废水处理用吸附剂的制备方法，其特征在于:所述步骤b中氢氧化钠溶液质量浓度为10%-25%，控制浴比为1:10?50。
3.根据权利要求1或2所述的一种染料废水处理用吸附剂的制备方法，其特征在于:所述步骤c中的氧化剂溶液为:高碘酸钾溶液或高碘酸钠溶液，氧化剂浓度为2g/L?20g/L，反应温度30°C?50°C，浴比为1:10?50。
4.根据权利要求1或2所述的一种染料废水处理用吸附剂的制备方法，其特征在于:所述步骤d中超支化聚酰胺胺水溶液浓度为10g/L?30g/L，反应温度为50?80°C，浴比控制为1:10?50。
5.根据权利要求1或2所述的一种染料废水处理用吸附剂的制备方法，其特征在于:所述的超支化聚酰胺胺为含有双键并含有羧基或酯基的单体与多胺或多乙烯多胺单体合成；所述的含有双键并含有羧基或酯基的单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种；所述的多胺或多乙烯多胺单体为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一种或两种混合物。
【文档编号】B01J20/30GK103551124SQ201310493946
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】岳新霞, 黄继伟, 蒋芳 申请人:广西科技大学