一種利用葵花籽殼生物質炭吸附劑去除廢水中孔雀石綠的方法
【專利摘要】一種利用葵花籽殼制備的吸附劑去除廢水中孔雀石綠的方法，屬于廢水處理【技術領域】。在含100～900mg/L孔雀石綠、pH為2～8的溶液中加入微波加熱制備的葵花籽殼生物質炭吸附劑和氯化鈉，在20～60℃下吸附2～24h后，過濾分離，濾液調至中性后排放。本發明的去除廢水中孔雀石綠的方法簡單，成本低，無二次污染。
【專利說明】一種利用葵花籽殼生物質炭吸附劑去除廢水中孔雀石綠的方法
【技術領域】[0001]本發明屬于廢水處理【技術領域】，涉及一種利用吸附劑去除廢水中孔雀石綠的方法，特別是涉及一種利用葵花籽殼生物質炭吸附劑去除廢水中孔雀石綠的方法。
【背景技術】
[0002]孔雀石綠是一種人工合成的有機化合物，既是染料，也是一種殺菌劑，其化學官能團三苯甲烷基有致癌作用。孔雀石綠常用于羊毛、絲、皮革等的染色。在水產養殖產業，孔雀石綠用作治理魚類或魚卵的寄生蟲、真菌或細菌感染，但對某些海產品有高度毒性、高殘留等副作用。孔雀石綠沉積在魚體和其他食物中，通過食物鏈到達人體或動物體內并積累，危害人類身體健康，易引起人和動物肝、腎、皮膚等臟器和組織中毒。
[0003]目前國內外去除孔雀石綠方法主要有離子交換法、膜分離法、沉淀法及氧化還原法等，離子交換法、膜分離法成本較高，而沉淀法、氧化還原法化學試劑消耗量大，還可能產生二次污染，限制了這些方法的廣泛應用。近年來，生物吸附法因低廉易得、高效環保等優點備受重視，它是一種典型的低成本吸附，是采用沒有活性的生物物質或者源于生物的材料去除有機或者無機的污染物如重金屬、染料以及臭味等。生物質炭吸附劑是一種典型的生物吸附劑，是指由富含碳的生物質通過裂解或者不完全燃燒生成的一種生物質。用工業廢棄物、農林廢棄物等含碳有機廢物制備生物質炭不僅可以減少固體廢棄物的環境污染，還可以有效實現這些有機廢物的資源化。
[0004]向日葵是一種適合在中國各地種植的植物，其種子葵花籽是一種重要的油料作物。中國葵花籽產量居世界第五位，主要集中在東北三省、華北的河北、山西、內蒙古以及西北地區的新疆、甘肅和寧夏等地。葵花籽含殼率一般為22~40%，常作為燃料使用，除此之外，多數情況下直接將其廢棄扔掉。本發明制備葵花籽殼生物炭吸附劑處理廢水中的孔雀石綠，即可以有效地去除廢水中的孔雀石綠，還有效的利用了廢棄的葵花籽殼，以廢制廢，一舉二得。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種高效環保的去除廢水中孔雀石綠的方法。
[0006]一種去除廢水中孔雀石綠的方法，其特征在于，包括以下步驟:在含100~900mg/L孔雀石綠、pH為2~8的溶液中加入微波加熱制備的葵花籽殼生物質炭吸附劑和氯化鈉，在20~60°C下吸附2~24h后，過濾分離，濾液調至中性后排放。
[0007]優選葵花籽殼生物質炭吸附劑用量為2~6g/L，氯化鈉的質量百分比濃度不超過30%。
[0008]微波加熱制備葵花籽殼生物質炭吸附劑的方法:水清洗葵花籽殼，干燥，經破碎、篩分至600~1000 μ m，將葵花籽殼顆粒與氯化鋅溶液混合浸潰，微波處理，用鹽酸溶液酸洗所得葵花籽殼生物質炭，再用蒸餾水清洗至PH呈中性，干燥，即得到葵花籽殼生物質炭吸附劑。
[0009]上述氯化鋅溶液的濃度優選30%~50%，葵花籽殼顆粒與氯化鋅溶液的浸潰比優選葵花籽殼顆粒(g):氯化鋅溶液(g)為1:7.5~1: 10，微波功率優選320~450W，微波處理時間優選18~30min，鹽酸溶液質量百分比濃度優選15%。
[0010]與現有技術相比，本發明的優點在于:與電解法、氧化還原法、沉淀法等相比，本發明的去除廢水中孔雀石綠的方法簡單，成本低，無二次污染。本發明所述的葵花籽殼生物質炭吸附劑吸附量大，其孔雀石綠吸附值高達312.50mg/g。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為pH對孔雀石綠去除效果的影響。
[0012]圖2為孔雀石綠初始濃度對孔雀石綠去除效果的影響。
[0013]圖3為氯化鈉濃度對孔雀石綠去除效果的影響。
[0014]圖4為Langmuir吸附等溫線。
[0015]圖5為本發明的葵花籽殼生物質炭吸附劑的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合具體實施例來對本發明作進一步詳細說明，但本發明并不限制于實施例。
[0017]實施例1
[0018]取一定質量的葵花籽殼，自來水沖洗數次，干燥，破碎、篩分至600~1000ymdf葵花籽殼顆粒與氯化鋅溶液按照葵花籽殼顆粒質量(g):氯化鋅溶液質量(g)為1:7.5的比例混合浸潰于錐形瓶中，其中氯化鋅溶液的濃度為30%。450W微波處理18min后，用15%鹽酸溶液酸洗所得葵花籽殼生物質炭，再用蒸餾水清洗至PH呈中性，干燥，即得到葵花籽殼生物質炭吸附劑。
[0019]取0.1g本實施例制備的吸附劑和2.5gNaCl加入溶液pH值分別為2、4、6、7、8，濃度100mg/L的50mL孔雀石綠溶液中，于20°C下恒溫水浴搖床中振蕩2h后，過濾分離，濾液調至中性后排放。
[0020]不同初始pH對孔雀石綠去除效果的影響如圖1所示，pH由2升至4時，孔雀石綠吸附值由50.96mg/g增大至51.58mg/g ;pH在4~8時,孔雀石綠吸附值隨著pH的增加而下降。表明本發明的去除孔雀石綠的方法在PH=4時效果最好。
[0021]實施例2
[0022]取一定質量的葵花籽殼，自來水沖洗數次，干燥，破碎、篩分至600~1000ymdf葵花籽殼顆粒與氯化鋅溶液按照葵花籽殼顆粒質量(g):氯化鋅溶液質量(g)為1:8的比例混合浸潰于錐形瓶中，其中氯化鋅溶液的濃度為35%。400W微波處理21min后，用15%鹽酸溶液酸洗所得葵花籽殼生物質炭，再用蒸餾水清洗至PH呈中性，干燥，即得到葵花籽殼生物質炭吸附劑。
[0023]取0.20g本實施例制備的吸附劑和5g氯化鈉加入50mL分別含100、300、500、700、濃度900mg/L孔雀石綠的溶液中，于20°C下恒溫水浴搖床中振蕩24h后，過濾分離，濾液調至中性后排放。[0024]孔雀石綠初始濃度對孔雀石綠去除效果的影響如圖2所示。在濃度梯度的驅動下，隨著孔雀石綠初始濃度由100mg/L增加到500mg/L,吸附容量由50.24mg/g上升到249.12mg/g，而去除率僅由99.67%下降到98.17%。孔雀石綠濃度在700mg/L、900mg/L時，孔雀石綠吸附值分別為311.79mg/g、392.80mg/g，但去除效率僅為88.33%和88.22%。這表明本發明的去除孔雀石綠的方法適用于含100~500mg/L孔雀石綠的廢水處理。
[0025]實施例3
[0026]取一定質量的葵花籽殼，自來水沖洗數次，干燥，破碎、篩分至600~1000ymdf葵花籽殼顆粒與氯化鋅溶液按照葵花籽殼顆粒質量(g):氯化鋅溶液質量(g)為1:8.5的比例混合浸潰于錐形瓶中，其中氯化鋅溶液的濃度為40%。370W微波處理24min后，用15%鹽酸溶液酸洗所得葵花籽殼生物質炭，再用蒸餾水清洗至PH呈中性，干燥，即得到葵花籽殼生物質炭吸附劑。
[0027]取0.25g本實施例制備的吸附劑加入氯化鈉使其百分比質量濃度分別為0%、2%、5%、10%、15%,30%, 50mL100mg/L孔雀石綠溶液中，于20°C下恒溫水浴搖床中振蕩2h后，過濾分離，濾液調至中性后排放。
[0028]氯化鈉濃度對孔雀石綠去除效果的影響如圖3所示。由圖3可以看出，一定濃度的氯化鈉(< 30%)有利于吸附的進行，氯化鈉濃度在2%~30%之間時，吸附平衡時葵花籽殼生物質炭對孔雀石綠的吸附量基本無差異，但是氯化鈉濃度為5%時，到達吸附平衡的時間最短，表明5%氯化鈉對本發明的吸附去除孔雀石綠的效果最好。
[0029]實施例4
[0030]取一定質量的 葵花籽殼，自來水沖洗數次，干燥，破碎、篩分至600~1000ymdf葵花籽殼顆粒與氯化鋅溶液按照葵花籽殼顆粒質量(g):氯化鋅溶液質量(g)為1:9的比例混合浸潰于錐形瓶中，其中氯化鋅溶液的濃度為45%。350W微波處理27min后，用15%鹽酸溶液酸洗所得葵花籽殼生物質炭，再用蒸餾水清洗至PH呈中性，干燥，即得到葵花籽殼生物質炭吸附劑。
[0031]取0.30g本實施例制備的吸附劑和2.5g氯化鈉分別加入到50mL孔雀石綠濃度分別為100，300，500，700，900mg/L孔雀石綠溶液中，于20°C，40°C，60°C下恒溫水浴搖床中振蕩2 Ih后，過濾分離，濾液調至中性后排放。
[0032]吸附結果用Langmuir吸附等溫線擬合，不同溫度下的吸附等溫線如圖4所示，擬合結果如表1所示。
[0033]從圖4和表1可以看出，Langmuir模型對葵花籽殼生物質炭吸附劑對孔雀石綠的等溫吸附試驗數據的擬合效果很好，因此Langmuir模型可以很好地描述葵花籽殼生物質炭吸附劑對孔雀石綠的等溫吸附試驗數據。
[0034]20°C時，用Langmuir等溫線計算得到的葵花籽殼生物質炭吸附劑吸附孔雀石綠的最大單分子層吸附量Qtl是312.50mg/g。不同吸附劑對活性染料的吸附容量比較如表2所示，與表中其他吸附劑的Qtl相比，本發明的葵花籽殼生物質炭吸附劑是一種高效處理含孔雀石綠廢水的吸附劑。
[0035]表1 Langmuir吸附等溫線參數
[0036]
【權利要求】
1.一種去除廢水中孔雀石綠的方法，其特征在于，包括以下步驟:在含100~900mg/L孔雀石綠、pH為2~8的溶液中加入微波加熱制備的葵花籽殼生物質炭吸附劑，在20~60°C下吸附2~24h后，過濾分離，濾液調至中性后排放。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，葵花籽殼生物質炭吸附劑用量為2~6g/L，NaCl的質量百分比濃度不超過30%。
3.按照權利要求1的方法，其特征在于，微波加熱制備葵花籽殼生物質炭吸附劑的方法:用自來水清洗葵花籽殼，干燥，經破碎、篩分至600~1000 μ m，將葵花籽殼顆粒與氯化鋅溶液混合浸潰，微波處理，用鹽酸溶液酸洗所得葵花籽殼生物質炭，再用蒸餾水清洗至PH呈中性，干燥，即得到葵花籽殼生物質炭吸附劑。
4.按照權利要求3的方法，其特征在于，氯化鋅溶液的質量百分比濃度優選30%~50%。
5.按照權利要求3的方法，其特征在于，葵花籽殼顆粒與氯化鋅溶液的浸潰比優選葵花籽殼顆粒(g):氯化鋅溶液(g)為1:7.5~1:10。
6.按照權利要求3的方法，其特征在于，微波功率優選320~450W。
7.按照權利要求3的方法，其特征在于，微波處理時間優選18~30min。
8.按照權利要求3的方法，其特征在于，鹽酸溶液質量百分比濃度優選15%。
【文檔編號】B01J20/20GK103663606SQ201310662704
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】高景峰, 司春英, 楊辰 申請人:北京工業大學