一种废水中阴离子除去剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于废水处理技术领域，涉及一种废水中阴离子除去剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 近十年来，N03，P043和Cr 2072 (六价铬）等阴离子对水环境的影响以及对生物体 的危害逐渐被人们所关注，因此这些有害阴离子的去除方法也得到了广泛应用和发展。吸 附法具有设备简单、效果稳定、投资少等优点，是目前研究较多的废水处理方式。
[0003] 中国有丰富的农作物秸杆资源，年产量高达6X10st。秸杆焚烧正在成为农业生 态环境中的非点源污染源，因此进一步加强对农作物秸杆的综合利用，既可充分利用秸杆 的价值又能减缓对环境的污染，是当前的研究热点。一些研究表明，农作物秸杆可以用于 制备废水中阴离子吸附剂（除去剂）。农作物秸杆主要由纤维素、半纤维素、胶质及其它低 分子化合物组成，以此为原料制备的吸附剂可以有效地处理各种废水。
[0004] 现有的用麦秸杆制备废水中阴离子吸附剂的方法有如下几种：（1)将麦秸杆粉 碎，与膨润土等混合，制成颗粒状水处理复合材料，这种方法成本低，但阴离子吸附能力低， 吸附饱和后不能循环再利用，造成固体废弃物二次污染；（2)将麦秸杆粉碎，用酸或碱对秸 杆进行处理，破坏秸杆表面的二氧化硅层及蜡状物，提高秸杆的比表面积，从而提高秸杆 的阴离子吸附能力，这种方法的缺点在于酸或碱处理工艺带来环境污染，废水分离净化不 易，阴离子吸附能力未达到商用化水平；（3)将麦秸杆粉碎，用酒石酸、柠檬酸等有机酸对 秸杆进行改性，在秸杆表面嫁接氨基，通过氨基对阴离子的化学吸附，大幅度提高秸杆对水 中阴离子的吸附能力，从而极大地降低含阴离子水的处理成本，这种方法的缺点在于有机 碱处理效率较低，过量的碱破坏秸杆的结构，生成大量有机残渣，同样增加了环境压力。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作简便，过程绿色、环保的废 水中阴离子除去剂的制备方法，该方法通过对麦秸杆进行特别改性，合成得到一种可除去 废水中阴离子的麦秸杆改性吸附剂。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种废水中阴离子除去剂的制备方法，按如下步骤进行：
[0008] 1)清洗麦秸杆：将麦秸杆漂洗、烘干；
[0009] 2)麦秸杆粉碎：将清洗后的麦秸杆置于粉碎机中，粉碎成粒径为20~100目的颗 粒；
[0010] 3) N，N-二甲基甲酰胺处理：按每克麦秸杆加0. 45~0. 55mL的比例将N，N-二甲 基甲酰胺加入粉碎后的麦秸杆中，1~3小时后，再按每克麦秸杆加0. 45~0. 55mL的比 例加入环氧氯丙烷，按每克麦秸杆加〇. 15~0. 25mL的比例加入乙二胺，按每克麦秸杆加 0. 35~0. 45mL的比例加入三乙胺，在60~80°C下反应8~12小时，用去离子水洗净，55~ 65°C下干燥后，即得到一种废水中阴离子除去剂（即麦秸杆改性吸附剂）。
[0011] 其中步骤3)优选方案为：将每lOg粉碎后的麦秸杆置于5mLN，N-二甲基甲酰胺中 1~3小时后，再加入5mL环氧氯丙烷、2mL乙二胺和4mL三乙胺在60~80°C下反应10小 时，用去离子水洗净，60°C下干燥后，即得到一种废水中阴离子除去剂。
[0012] 制得的麦秸杆改性吸附剂对磷酸根离子的去除效果测定方法如下：
[0013] 取25mg/L (以磷计）的含磷酸根的溶液25mL于具塞锥形瓶中，加入0· lg麦秸杆 改性吸附剂，在振荡强度为120r/min和室温（20±2)°C条件下，振荡30min，然后过滤并取 滤液（即吸附平衡液）。依据钥酸铵分光光度法（GB11893-89)测量磷的浓度，计算出不同 条件下麦秸杆改性吸附剂对磷酸根的表观吸附量。其中，含磷酸根溶液的配置为：准确称取 0. 2195gKH2P04(A.R)，用去离子水配制成200mg/L(以磷计）的贮备液，使用时按比例稀释 成相应含磷量的标准溶液。不同条件下麦秸杆改性吸附剂对磷酸根的表观吸附量根据公式 如下：
[0015] 式中，q为吸附量（mg/g) ;C。为吸附前溶液中磷的浓度（mg/L);(；为吸附平衡液中 磷的浓度（mg/L) ;V为溶液体积（L) ;m为吸附剂质量（g)。
[0016] 本发明的有益效果：
[0017] 本发明提供了一种新的废水中阴离子除去剂的制备方法，该方法通过对麦秸杆进 行改性，合成得到一种废水中阴离子除去剂（即一种新型麦秸杆改性吸附剂）。研究表明， 这种新型麦秸杆改性吸附剂对水中P〇43离子具有较好的去除效果。
[0018] 本发明的废水中阴离子除去剂（麦秸杆改性吸附剂）的制备方法具有以下特点： (1)本工艺操作简便，过程绿色、环保。（2)制备的麦秸杆改性吸附剂纯天然，可降解。（3) 对废水溶液中阴离子的吸附能力强，每克麦秸杆可吸附2. 39_〇1的磷酸根离子，是常规吸 附剂材料的3~6倍。（4)本发明制备的麦秸杆改性吸附剂可用于处理含阴离子废水，市场 前景广阔。这对于我国水资源的可持续发展战略、环境保护具有重要的现实意义。
[0019] 与现有的麦秸杆改性吸附剂的制备方法相比，本发明还具有以下优点：（1)本发 明中将麦秸杆粉碎后的颗粒大小改为小于1〇〇目，可明显降低各种反应试剂的使用量。（2) 本发明中选用乙二胺和三乙胺作反应试剂，作用如下：一是为下一步制备双性离子去除剂 做准备；二是便于麦秸杆改性吸附剂的合成和效果的提升。（3)本发明在改变部分反应试 剂以及降低反应试剂使用量的基础上，降低了反应的温度，不仅可降低成本节省能源，而且 可使此废水中阴离子除去剂更便于制备及产业化。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明：
[0021] 实施例1
[0022] -种废水中阴离子除去剂的制备方法，制备过程如下：
[0023] 1)清洗麦秸杆：将麦秸杆漂洗、烘干；
[0024] 2)麦秸杆粉碎：将清洗后的麦秸杆置于粉碎机中，粉碎成粒径为80目的颗粒；
[0025] 3)N，N-二甲基甲酰胺处理：将粉碎后的10g麦秸杆置于5mLN，N-二甲基甲酰胺中 2个小时后，再加入5mL环氧氯丙烷、2mL乙二胺和4mL三乙胺在70°C下反应10小时，用去 离子水洗净，60°C下干燥后，即得到一种废水中阴离子除去剂（即麦秸杆改性吸附剂）。
[0026] 经测试，上述制得的麦秸杆改性吸附剂对废水中磷酸根离子的去除率为92%。
[0027] 实施例2
[0028] -种废水中阴离子除去剂的制备方法，制备过程如下：
[0029] 1)清洗麦秸杆：将麦秸杆漂洗、烘干；
[0030] 2)麦秸杆粉碎：将清洗后的麦秸杆置于粉碎机中，粉碎成粒径为100目的颗粒；
[0031] 3)N，N-二甲基甲酰胺处理：将粉碎后的10g麦秸杆置于4. 5mLN，N-二甲基甲酰胺 中1个小时后，再加入4. 5mL环氧氯丙烷、1. 5mL乙二胺和3. 5mL三乙胺在60°C下反应12 小时，用去离子水洗净，55°C下干燥后，即得到一种废水中阴离子除去剂（即麦秸杆改性吸 附剂）。
[0032] 经测试，上述制得的麦秸杆改性吸附剂对废水中磷酸根离子的去除率为98%。
[0033] 实施例3
[0034] 一种废水中阴离子除去剂的制备方法，制备过程如下：
[0035] 1)清洗麦秸杆：将麦秸杆漂洗、烘干；
[0036] 2)麦秸杆粉碎：将清洗后的麦秸杆置于粉碎机中，粉碎成粒径为20目的颗粒；
[0037] 3)N，N-二甲基甲酰胺处理：将粉碎后的10g麦秸杆置于5. 5mLN，N-二甲基甲酰胺 中1个小时后，再加入5. 5mL环氧氯丙烷、2. 5mL乙二胺和4. 5mL三乙胺在80°C下反应8小 时，用去离子水洗净，65°C下干燥后，即得到一种废水中阴离子除去剂（即麦秸杆改性吸附 剂）。
[0038] 经测试，上述制得的麦秸杆改性吸附剂对废水中磷酸根离子的去除率为96%。
【主权项】
1. 一种废水中阴离子除去剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行： 1) 清洗麦秸杆：将麦秸杆漂洗、烘干； 2) 麦秸杆粉碎：将清洗后的麦秸杆置于粉碎机中，粉碎成粒径为20~100目的颗粒； 3. N，N-二甲基甲酰胺处理：按每克麦秸杆加0. 45~0. 55mL的比例将N，N-二甲基甲 酰胺加入粉碎后的麦結杆中，1~3小时后，再按每克麦結杆加0. 45~0. 55mL的比例加入 环氧氯丙烷，按每克麦秸杆加0. 15~0. 25mL的比例加入乙二胺，按每克麦秸杆加0. 35~ 0. 45mL的比例加入三乙胺，在60~80°C下反应8~12小时，用去离子水洗净，55~65°C 下干燥后，即得到一种废水中阴离子除去剂。2. 如权利要求1所述的废水中阴离子除去剂的制备方法，其特征在于，其中步骤3)为： 将每l〇g粉碎后的麦秸杆置于5mLN，N-二甲基甲酰胺中1~3小时后，再加入5mL环氧氯 丙烷、2mL乙二胺和4mL三乙胺在60~80°C下反应10小时，用去离子水洗净，60°C下干燥 后，即得到一种废水中阴离子除去剂。
【专利摘要】本发明公开了一种废水中阴离子除去剂的制备方法。该方法为：1)麦秸秆清洗烘干；2)麦秸秆粉碎：将清洗后的麦秸秆粉碎成粒径为20～100目的颗粒；3)N,N-二甲基甲酰胺处理：按每克麦秸秆加0.45～0.55mL的比例将N,N-二甲基甲酰胺加入粉碎后的麦秸秆中1～3小时后，再按每克麦秸秆加0.45～0.55mL的比例加入环氧氯丙烷，按每克麦秸秆加0.15～0.25mL的比例加入乙二胺，按每克麦秸秆加0.35～0.45mL的比例加入三乙胺，在60～80℃下反应8～12小时，洗净55～65℃下干燥后即得到一种废水中阴离子除去剂。本发明的制备方法有如下特点：(1)工艺操作简便，过程绿色、环保；(2)制备的麦秸秆改性吸附剂纯天然，可降解；(3)对废水溶液中阴离子的吸附能力强，每克麦秸秆可吸附2.39mmol的磷酸根离子，是常规吸附剂材料的3～6倍。
【IPC分类】B01J20/24, B01J20/30, C02F1/58, C02F1/28
【公开号】CN105268408
【申请号】CN201410354262
【发明人】伍斌, 张翔, 宋丽华, 胡波, 江友进, 郭志强, 陈艳
【申请人】上海赛凌化工科技有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年7月24日