一种氧化铝吸附剂对含有磺酸基团的阴离子染料的吸附再生方法

本发明属于吸附材料再生，具体涉及一种氧化铝吸附剂对含有磺酸基团的阴离子染料的吸附再生方法。

背景技术：

1、阴离子染料中含磺酸基、羧基等酸性基团，故称为酸性染料或阴离子染料。该类染料可以与蛋白质纤维分子中的氨基形成离子键而牢固地附着在纤维上，常用于对羊毛、丝绸、纸张、食品和化妆品等进行染色。染料为人们带来各种生活便利的同时，也产生了大量污水。染料释放到水体中不仅影响动植物的生长和发育，还可能会产生诱变、致癌和遗传毒性效应。

2、吸附法是去除水中染料经济有效的方法之一。常见的吸附剂材料有分子筛、活性炭、硅胶和活性氧化铝等。活性氧化铝因比表面积大、孔结构丰富、稳定性高、环境相容性好和价格低廉等优点而被广泛应用于吸附领域。在染料的吸附过程中，吸附剂的比表面积、孔径及表面电荷都起着重要作用。通常氧化铝的等电点大于8，在中性条件下带正电荷，对阴离子染料具有较强的亲和力。理想的吸附剂除了拥有较高的吸附能力外，还应在商业和工业应用中具备可重复使用和回收的特性，同时能够显著降低制造吸附剂的相关成本。吸附剂的再生过程可以重复多次，然而，与新吸附剂相比，再生吸附剂的吸附能力通常呈降低趋势。因此，再生技术的选择对于提高吸附质在吸附剂上的解吸效率至关重要。其中，热再生和化学再生是常用的吸附剂再生方法。

3、氧化铝是一种两性氧化物，作为吸附剂常用的再生方法是热再生。热再生是通过高温将吸附剂中的污染物分解，从而产生具有新的多孔结构和表面化学性质的吸附剂，得到的吸附剂被重新用于吸附相同的污染物。该方法虽然操作简便，但仍有局限性。高温热解吸对能源需求量大，阻碍了其可持续性和工业规模的生产；经过高温处理的吸附剂可能会永久性地破坏其孔结构；该过程所产生的气体可能会造成环保压力。

技术实现思路

1、为了克服再生技术中的缺点与不足，本发明提出一种氧化铝吸附剂对含有磺酸基团的阴离子染料的吸附再生方法。该方法是将硫酸盐溶液作为洗脱剂，洗脱吸附在氧化铝中含有磺酸基团的阴离子染料，从而实现吸附剂的多次循环再生。该再生方法操作简便，生产成本低。多次循环再生后的吸附容量仍高于大多数文献中所报道的吸附容量，在不损害氧化铝结构的基础上，再生效果良好。这为污水中含有磺酸基团的阴离子染料的去除提供了一种新的解决方案。

2、所述的氧化铝吸附剂对含有磺酸基团的阴离子染料的吸附再生方法为：将氧化铝加入含有磺酸基团的阴离子染料的水溶液中，搅拌吸附后过滤，用去离子水洗涤吸附后的氧化铝至滤液澄清，干燥，然后分散到硫酸盐溶液中，10-70℃，优选25-45℃下搅拌1-12 h，优选4-6h后过滤，用去离子水洗涤至滤液澄清，干燥，即可使氧化铝再生，再次用于吸附去除水溶液中的含有磺酸基团的阴离子染料。吸附完成后可多次重复上述的再生、吸附操作。

3、所述的氧化铝的比表面积为200-600 m2/g，优选500-600 m2/g；孔体积为0.5-5.0cm3/g，优选3.0-5.0cm3/g；最可几孔径为5-30 nm，优选20-30 nm。

4、所述含有磺酸基团的阴离子染料为刚果红。

5、所述氧化铝在含有磺酸基团的阴离子染料的水溶液中的添加量为0.1-1.2 g/l，优选0.1-0.4g/l。

6、所述硫酸盐为硫酸钠和/或硫酸钾。

7、所述硫酸盐溶液的浓度为0.3-1.2 mol/l，优选0.6-0.8 mol/l。

8、所述吸附后的氧化铝在硫酸盐溶液中的浓度为0.1-1.0g/l，优选0.3-0.6g/l。

9、所述干燥的温度为100-140℃，干燥时间为1-3h。

10、本发明具有以下有益效果：

11、1、本发明方法具有操作简便、环境友好的特点，且采用的原材料价格低廉且易获取，经济成本较低。

12、2、本发明选取的洗脱剂为硫酸盐溶液，溶液环境的ph为中性，对氧化铝友好。在解吸时间为4-6h，硫酸钠浓度为0.60-0.80mol/l，解吸温度为25-40℃的条件下对刚果红阴离子染料的解吸率高达73%，而且吸附剂能够多次循环利用。

13、3、本发明中氧化铝吸附剂通过硫酸钠溶液洗脱再生，5次再生后，对刚果红的吸附容量为1935.2 mg∙g-1，在不损害氧化铝结构的基础上再生效果良好，这为污水中含有磺酸基团的阴离子染料的去除提供了一种新的解决方案。

技术特征：

1.一种氧化铝吸附剂对含有磺酸基团的阴离子染料的吸附再生方法，其特征在于，所述方法的具体操作为：将氧化铝加入含有磺酸基团的阴离子染料的水溶液中，搅拌吸附后过滤，用去离子水洗涤吸附后的氧化铝至滤液澄清，干燥，然后分散到硫酸盐溶液中，10-70℃，优选25-45℃下搅拌1-12 h，优选4-6h后过滤，用去离子水洗涤至滤液澄清，干燥，即可使氧化铝再生，再次用于吸附去除水溶液中的含有磺酸基团的阴离子染料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化铝吸附完成后可多次重复再生、吸附操作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氧化铝的比表面积为200-600 m2/g，优选500-600 m2/g；孔体积为0.5-5.0cm3/g，优选3.0-5.0cm3/g；最可几孔径为5-30 nm，优选20-30 nm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有磺酸基团的阴离子染料为刚果红。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铝在含有磺酸基团的阴离子染料的水溶液中的添加量为0.1-1.2 g/l，优选0.1-0.4g/l。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸盐为硫酸钠和/或硫酸钾。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸盐溶液的浓度为0.3-1.2 mol/l，优选0.6-0.8 mol/l。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸附后的氧化铝在硫酸盐溶液中的浓度为0.1-1.0g/l，优选0.3-0.6g/l。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为100-140℃，干燥时间为1-3h。。

技术总结
本发明公开了一种氧化铝吸附剂对含有磺酸基团的阴离子染料的吸附再生方法。该方法是将氧化铝加入含有磺酸基团的阴离子染料的水溶液中，搅拌吸附后过滤，用去离子水洗涤吸附后的氧化铝至滤液澄清，干燥，然后分散到硫酸盐溶液中，10‑70℃下搅拌1‑12 h后过滤，用去离子水洗涤至滤液澄清，干燥，即可使氧化铝再生，再次用于吸附去除水溶液中的含有磺酸基团的阴离子染料。吸附完成后可多次重复上述的再生、吸附操作。该再生方法操作简便，生产成本低。多次循环再生后的吸附容量仍高于大多数文献中所报道的吸附容量，在不损害氧化铝结构的基础上，再生效果良好。这为污水中含有磺酸基团的阴离子染料的去除提供了一种新的解决方案。

技术研发人员：宋家庆,李文静,陈帅奇,蒋卜宁,徐向宇
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/1