采用阳离子蛋白改性废弃秸秆处理印染废水的方法

采用阳离子蛋白改性废弃秸秆处理印染废水的方法
【专利摘要】本发明公开的采用阳离子蛋白改性废弃秸秆处理印染废水的方法，首先配制阳离子改性处理液；其次采用阳离子改性处理液处理废弃秸秆；最后采用阳离子改性秸秆处理印染废水。本发明方法采用天然环保阳离子蛋白改性剂处理废弃秸秆，增加秸秆分子结构中的阳离子官能团。解决了秸秆大分子的活泼羟基由于分子链间和分子链内形成氢键导致其作为吸附剂时吸附容量小选择性低，影响其反应活性的问题。与目前普遍采用的脱色技术相比，成本降低了约30～50%，属绿色环保印染废水处理工艺。
【专利说明】采用阳离子蛋白改性废弃秸秆处理印染废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纺织印染【技术领域】，涉及一种印染废水处理方法，具体涉及一种采用阳离子蛋白改性废弃秸杆处理印染废水的方法。
【背景技术】
[0002]印染废水常规的处理方法主要有:物理处理法、化学处理法和生物处理法。物理处理法主要是去除废水中的染料胶体等颗粒物，包括过滤、沉淀、浮选、分馏和絮凝等方法。其中，沉淀法是最常用的一种废水处理方法，它的不足是处理时间长，对于连续化生产的印染企业来讲，此法处理效果较差；化学处理法主要用来去除废水中重金属离子等，主要有化学沉淀法、离子交换法和反渗透法。上述方法，存在效率较低，不太适合组分复杂的大量废水处理；生物处理法主要是降解废水中可生物降解的污染物,通过在废水中加入必要的培养基，可使细菌的生物降解效率提高，达到去除污染物的目的。此方法处理时间较短，但是成本却较高。上述这些方法，或存在废水处理周期长，或废水处理效率较低，或处理成本高等原因，均对印染企业污水处理造成一定的难度，导致废水处理力度小，废水处理效果不明显，使得排放的废水达不到污水排放标准，从而导致直接后果就是严重污染环境，危害人们的生命健康。因此，只有很好的解决印染废水问题，降低废水处理成本、缩短处理时间等才能从根本上解决印染企业的负担，使企业参与废水处理的治理工作，从根本上解决印染废水对环境的影响。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是提供一种采用阳离子蛋白改性废弃秸杆处理印染废水的方法，解决了现有印染废水处理方法处理周期长、处理效率较低、处理成本高的问题。
[0004]本发明所采用的技术方案是，采用阳离子蛋白改性废弃秸杆处理印染废水的方法，具体按照以下步骤实施:
[0005]步骤1:配制阳离子改性处理液；
[0006]步骤2:采用步骤I得到的阳离子改性处理液处理废弃秸杆；
[0007]步骤3:采用步骤2得到的阳离子改性秸杆处理印染废水。
[0008]本发明的特点还在于，
[0009]其中的步骤I具体按照以下步骤实施:将阳离子蛋白剂与水混合配制成阳离子改性处理液，阳离子蛋白剂与水质量比为0.1%~0.15%。
[0010]其中的步骤2具体按照以下步骤实施:按照浴比为50:1，将废弃秸杆放入步骤I制得的阳离子改性处理液中，调整pH值为4~12，时间为20min~30min，制得阳离子改性稻杆。
[0011]其中的步骤3具体按照以下步骤实施:按照浴比为50:1，将步骤2得到的阳离子改性秸杆放入浓度为0.5%~5%的印染废水中，调整废水的pH值为4~12，处理时间为20min ~80mino[0012]本发明的有益效果是，
[0013]1.采用天然环保阳离子蛋白改性剂处理废弃秸杆，增加秸杆分子结构中的阳离子官能团。解决了秸杆大分子的活泼羟基由于分子链间和分子链内形成氢键导致其作为吸附剂时吸附容量小选择性低，影响其反应活性的问题。
[0014]2.设计了印染废水处理工艺，阳离子蛋白剂改性后的废弃秸杆分子结构含有大量的羟基、胺基、羧基、酰胺基等基团，增加了对印染废水中不同染料种类的吸附以及对染料量的吸附能力，染料吸尽率达到80%以上。
[0015]3.与目前普遍采用的脱色技术相比，成本降低了约30~50%(废弃秸杆成本低廉，来源广泛；废水处理工艺流程短，无需水电气成本)，属绿色环保印染废水处理工艺。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1是阳离子改性废弃秸杆红外光谱图；
[0017]图2是废弃秸杆红外光谱图；
[0018]图3是阳离子改性前秸杆对印染废水的吸附曲线；
[0019]图4是阳离子改性后秸杆对印染废水的吸附曲线；
[0020]图5是不同阳离子改性剂浓度下的秸杆对印染废水的吸附曲线； [0021 ]图6是不同pH值下秸杆对印染废水的吸附；
[0022]图7是不同时间下改性秸杆对印染废水的吸附曲线。
【具体实施方式】
[0023]秸杆内部的海绵体含有大量微孔，具有多孔和比表面积大的特性，属纤维状多毛细管的立体规整性高分子聚合物，大分子内含有大量活泼的亲水性羟基，对有机小分子及金属离子等具有一定的物理、化学吸附性能。但因其大分子结构中存在大量的活泼性羟基，使其在分子链间和分子链内广泛形成了氢键，这种结果导致了用天然纤维素作为吸附剂时，其吸附容量小选择性低，影响了其反应活性。因此，为增加秸杆纤维素达到吸尽废水中染料所预期的性能，势必对天然纤维素进行化学改性。
[0024]秸杆分子结构中的每个葡萄糖单元中含有3个羟基，可以进行一系列化学反应，主要包括氧化反应、醚化反应、酯化反应、接枝共聚反应等。本发明通过对分子中羟基的改性，在其分子中引入具有阳离子基团的官能团，提高其对金属离子及有机小分子化合物的吸附能力。
[0025]阳离子蛋白剂分子结构上含有-NH2、-C00H、_0H等基团，主链上含有大量-C0NH-，形态上为无定形的松散胶团的特定结构，可与染料离子和染料分子间产生静电引力、氢键、范德华力和疏水作用，从而吸附染料或将染料包埋在胶团中，经吸附、固着达到除去废水中染料的目的。本工艺通过化学改性的方法，增加秸杆大分子上的极性基团数目，增大其比表面积，提高其对离子性染料、有机小分子的吸附能力。
[0026]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0027]本发明采用阳离子蛋白改性废弃秸杆处理印染废水的方法，首先采用阳离子蛋白剂对废弃秸杆进行化学改性，其次将改性后秸杆对印染废水进行吸附，改变不同工艺参数，确定最佳吸附工艺，使废水中染料的吸尽率达到80%以上。[0028]本发明采用阳离子蛋白改性废弃秸杆处理印染废水的方法，具体按以下步骤进行:
[0029]步骤1:配制阳离子改性处理液。将阳离子蛋白剂与水按一定量配制成阳离子改性处理液。该改性处理液中，阳离子蛋白剂用量0.1%~0.15% (与水质量比)；阳离子蛋白剂为含有铵盐的水解蛋白。
[0030]步骤2:取废弃秸杆5g，按浴比50:1 (计算阳离子改性液用量为250ml)，将秸杆放入步骤I制得的阳离子蛋白改性液中，调整pH值为4~12，时间20min~30min，制得阳离子改性稻杆。
[0031]为确定阳离子改性剂对废弃秸杆的改性效果，用红外光谱分析秸杆的分子结构变化。图1、图2为改性与未改性秸杆的红外光谱图，图1、图2说明在1000~1800CHT1波数范围内，波形峰值明显变化，在1300CHT1、1600CHT1、1700CHT1波数左右的吸收峰均有变化，说明有胺基、酰胺基、羧基振动吸收，表明秸杆化学结构上发生了改性。
[0032]步骤3:将阳离子改性后的秸杆5g，放入浓度为0.5%~5%的印染废水中(模拟不同种类染料染色后废水，所用染料种类为:酸性染料、阳离子染料、活性染料、分散染料)，调整废水的PH值为4~12，处理时间为20min~80min，处理完毕后取出秸杆收集残液待用；秸杆和印染废水按照浴比为50:1计算(即一份的秸杆五十份的水)。
[0033]步骤4:将步骤3的残液静置澄清后，测定吸光度，计算残液中染料吸尽率。按公式计算:
[0034]吸尽率％= [1- (Ii1A1) / (IiciAci) ] X 100%(I)
[0035]其中:式中nQ为原液稀释倍数，
[0036]A0为原液吸光度，
[0037]H1为处理后残液稀释倍数，
[0038]A1为处理后残液吸光度。
[0039]通过图3、图4显示阳离子改性前后对印染废水的吸附情况。
[0040]图3、4可以说明阳离子改性后的废弃秸杆对印染废水中染料的吸附曲线有所提高，主要原因是改性后的秸杆分子结构中含有了大量的活性基团，增加了秸杆对染料的吸附能力。
[0041]实施例1
[0042]分别将阳离子改性剂0.05~0.6%与水按100%配制成不同浓度下的阳离子改性处理液，取废弃稻杆5g,按浴比50:1 (一份的稻杆五十份的水)。
[0043](计算出阳离子改性液用量为250ml)，将秸杆放入阳离子改性处理液中，调整pH值为5,时间20min~30min。完毕后,将处理后的废弃稻杆烘干。
[0044]分别取不同浓度阳 离子改性处理后的秸杆5g，放入浓度为3%印染废水中(阳离子改性剂处理后的废弃秸杆与印染废水按浴比50:1，计算印染废水量为250ml)，印染废水分别为1#含阳离子染料、2#含活性染料、3#含分散染料、4#含酸性染料；调整pH值5.5~
6.5，处理时间为20min~35min。处理完毕后，对不同染料含量的染料废水静置后，分别测定其吸光度，测定结果见图5，图5为不同阳离子改性剂浓度下的秸杆对印染废水的吸附曲线。
[0045]图5改性剂用量对染料吸附的效果为:[0046](1)随改性剂用量的增加，四种染料的脱色曲线都是呈先上升后下降的趋势。
[0047](2)阳离子染料/活性染料、分散染料的吸尽率在改性剂浓度为0.1%时达到最高，分别为89.6%,92.1%和95.8%但随着改性剂用量的增加，吸尽率呈逐渐下降趋势。
[0048](3)酸性染料在改性剂用量为0.4%时最佳，但从曲线的整体趋势来看，当改性剂用量从0.1%增加到0.6%时，吸尽率相对都较高且曲线较平缓，在实际应用中，根据需要可选择合适用量。
[0049]在相同的条件下，随着改性剂用量的增加，染料分子和改性后秸杆分子上的异性电荷发生中和的数量在增多，当染料分子和秸杆上吸附基团达到离解平衡且电离的基团完全形成结合体后，吸附达到饱和，改性剂用量再增加，秸杆上的吸附阳离子改性剂反而被解析下来，使染料分子从秸杆的分子上脱落，使得吸尽率反而下降，说明改性剂用量过多或过少都对染料的吸尽效果不利。
[0050]实施例2
[0051]将阳离子改性剂0.1%与水按100%配制成阳离子改性处理液，取废弃秸杆5g，按浴比50:1 (计算0.1%的阳离子改性液用量为250ml)，将秸杆放入阳离子改性处理液中，调整pH值为5~6,时间20min~30min。完毕后,将处理后的废弃稻杆烘干。
[0052]取阳离子改性后的秸杆5g，放入浓度为3%印染废水中(阳离子改性剂处理后的废弃秸杆与印染废水按浴比50:1，计算印染废水量为250ml)，印染废水分别为1#含阳离子染料、2#含活性染料、3#含酸性染料；分别调整pH值为4~12，处理时间为20min~35min。处理完毕后，对不同染料含量的染料废水静置后，分别测定其吸光度，测定结果见图6。
[0053]图6显示改性秸杆在不同pH值下对印染废水的吸附效果，图6可看出:
[0054](I)随着pH值的升高，阳离子染料的吸附曲线一直呈增长的趋势，当pH值大于6以后，吸尽率最高值达到89.6%。
[0055](2)活性染料的吸尽率最佳pH值是4~6。吸尽率随pH值的升高而减小，当pH值大于6后,吸尽率下降趋势增大,在中性和碱性条件下吸附效果较差。
[0056](3)分散染料的吸尽率在4~6时达到最大。当pH大于6以上时吸附效果较差。
[0057](4)酸性染料的吸附效果随pH值增加而减小，在碱性条件下吸附效果几乎趋于零。
[0058]阳离子蛋白剂的溶液在不同pH值下呈现不同电荷。在酸性条件下，蛋白质带正电荷，而酸性染料和活性染料都含有大量的阴离子基团，因此发生电荷中和作用，从而使得秸杆对染料的吸附效果增加，故在PH值呈酸性时，酸性染料和活性染料的吸附率高。分散染料中含有阴离子分散剂，在酸性条件下易与秸杆发生物理吸附，同时阴离子分散剂与秸杆中的阳离子改性基团发生吸附，因此，在酸性条件下脱色效果好。
[0059]实施例3
[0060]将阳离子蛋白剂0.10%与水按100%配制成阳离子改性处理液，取废弃秸杆5g，按浴比50:1 (计算0.10%的阳离子改性液用量为250ml)，将秸杆放入阳离子改性处理液中，调整pH值为5~6,时间20min~30min。完毕后,将处理后的废弃稻杆烘干。
[0061]取阳离子改性后的秸杆5g，放入浓度为3%印染废水中(阳离子改性剂处理后的废弃秸杆与印染废水按浴比50:1，计算印染废水量为250ml)，印染废水分别为1#含阳离子染料、2#含活性染料、3#含酸性染料；调整pH值4~6，处理时间分别为Omin~120min。处理完毕后，对不同染料含量的染料废水静置后，分别测定其吸光度，测定结果见图7。图7不同时间下改性秸杆对印染废水的吸附效果。
[0062]图7显示，随着吸附时间的增加，除分散染料外，其余三种染料的吸附效果均有所增加，活性染料的吸附效果增大幅度较小，在20min左右即达到最佳效果；阳离子染料随时间变化较明显；酸性染料在30min后吸附效果趋于平缓；分散染料的吸附效果几乎随时间增加没有变化。因此，可以根据不同染料对时间的吸附效果，确定最佳吸附时间，以节约成本。
[0063]结论:阳离子改性后的秸杆对不同种类的染料吸附效果不同，随着参数的不同吸附效果有明显区别。可以根据参数的不同确定印染废水的最佳吸附工艺。1、酸性染料的最佳吸附工艺为:阳离子蛋白改性剂用量在0.1%~0.15%时、pH值为4~5、吸附时间25~35min吸附效果最佳；2、活性染料的最佳吸附工艺为:阳离子蛋白改性剂用量在0.1%~ 0.12%、pH值为4~6吸附、时间20~30min吸附效果最佳；3、阳离子染料的最佳吸附工艺为:阳离子蛋白改性剂用量在0.08%~0.12%、pH值为7~9、吸附时间50~70min吸附效果最佳；分散染料的最佳吸附工艺为:阳离子蛋白改性剂用量在0.05%~0.1%、ρΗ值为4~
6、吸附时间10~20min吸附效果最佳。
【权利要求】
1.采用阳离子蛋白改性废弃秸杆处理印染废水的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施: 步骤1:配制阳离子改性处理液； 步骤2:采用步骤I得到的阳离子改性处理液处理废弃秸杆； 步骤3:采用步骤2得到的阳离子改性秸杆处理印染废水。
2.根据权利要求1所述的采用阳离子蛋白改性废弃秸杆处理印染废水的方法，其特征在于，所述的步骤I具体按照以下步骤实施:将阳离子蛋白剂与水混合配制成阳离子改性处理液，阳离子蛋白剂与水质量比为0.1%~0.15%。
3.根据权利要求1所述的采用阳离子蛋白改性废弃秸杆处理印染废水的方法，其特征在于，所述的步骤2具体按照以下步骤实施:按照浴比为50:1，将废弃秸杆放入步骤I制得的阳离子改性处理液中，调整pH值为4~12，时间为20min~30min，制得阳离子改性秸杆。
4.根据权利要求1所述的采用阳离子蛋白改性废弃秸杆处理印染废水的方法，其特征在于，所述的步骤3具体按照以下步骤实施:按照浴比为50:1，将步骤2得到的阳离子改性秸杆放入浓度为0.5%~5%的印染废水中，调整废水的pH值为4~12，处理时间为20min~80min o
【文档编号】C02F1/28GK103896358SQ201410081451
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】谭艳君, 刘昌南, 邢建伟, 李超 申请人:西安工程大学