一種天然的染料廢水吸附劑及其制備和使用方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于染料廢水吸附技術領域，特別涉及一種利用農業廢棄物茭白葉作為吸 附劑處理含亞甲基藍廢水的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著工業的快速發展，由廢水引起的環境污染問題日益突出，其中，染料是廢水中 常見的一類污染物，染料廢水含有酸、堿、鹽、鹵素、烴、胺類、硝基物和染料及其中間體等物 質，有的還含有吡啶、氰、酚、聯苯胺以及重金屬汞、鎘、鉻等。這些染料廢水一般顏色深、毒 性大、難降解，對周邊環境及生物造成了嚴重的影響；亞甲基藍是水溶性染料的代表性化合 物，一種廣泛使用的陽離子染料，工業上利用其與氯化鋅形成的復鹽對棉、麻、紙張和皮革 進行染色，應用非常廣泛，但是研究發現這種染料及代謝物有致畸作用，因此亞甲基藍廢水 的處理受到廣泛重視。
[0003]目前，一般的化學或生物處理方法對染料的去除比較困難，而利用天然材料及 其改性物處理染料廢水的吸附法具有一定的優勢。與其他方法相比，吸附法具有成本 低、處理方法簡單、吸附劑能夠再生等優點；其中，各種低成本天然吸附劑的研究報道較 多，例如大蒜皮（A. Asfaram, etal. Removal of Direct Red 12B by garlic peel as a cheap adsorbent: Kinetics, thermodynamic and equilibrium isotherms study of removal[J]. SpectrochimicaActa Part A:Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2014，127:415-421.)、柚子皮（黃曼雯，劉敬勇，等.柚子皮對亞甲基藍的吸附性能[J].貴 州農業科學，2012,40(1) :143-147.)、黃酒糟（彭娜，王開峰，等.黃酒糟對活性艷紅和亞 甲基藍的吸附性能[J] ·化工環保，2011，31 (5) :464-468.)、秸桿（李冰，白文君·秸桿對 甲基紫染料吸附性能的研究.山東化工，2012,41(4) : 7-9.)、榛子殼（高景峰，司春英， 鄭曉橋.一種榛子殼制成的染料吸附劑[P].中國專利：103657592A，2014-03-26.)、改性 稻殼（ShamikChowdhury，Rahul Mishra, et al. Adsorption thermodynamics, kinetics and isosteric heat of adsorption of malachitegreen onto chemically modified rice husk[J]· Desalination, 2011，265: 159 - 168·)、改性輿皮（蔣紅梅，鐘來進，盧愛 民，等.絲光改性竹筍皮對亞甲基藍的吸附研究[刀.南京農業大學學報，2014,37( 4): 163-169.)、改性硅藻土（矯娜，王東升，段晉明，等.改性硅藻土對三種有機染料的吸附作 用研究[J].環境科學學報，32(6) :1364-1369.)等；盡管如此，多數的天然吸附劑吸附性 能一般，需進一步改性，增加了處理成本，因此，找到性價比更高的天然吸附劑處理染料廢 水已成為許多科研工作者奮斗的目標。
[0004] 茭白，又名茭瓜、茭筍等，是我國特有的水生蔬菜，現已被廣泛種植于長江中下游 各省份，具有巨大的經濟價值；同時，茭白葉多被成堆地拋棄，任其腐爛或者將其焚燒，初步 估計，每667m2菱田每年可產菱白鮮猜桿質量5000 kg以上，全國每年浪費的菱白葉鮮質量 在500萬噸以上。茭白葉的開發利用是當前我國茭白產業急需解決的問題和難題，如果不 采取有效的措施科學利用廢棄的茭白葉，既會影響茭白產業的健康發展，又會帶來嚴重的 生態環境污染問題；因此，將茭白葉作為染料處理的吸附劑研究，不僅能為染料處理工作提 供新方案，更能為茭白葉的再利用找到新思路。
[0005] 在本專利中，提供了利用天然廢棄物茭白葉制備生物吸附劑去除印染廢水中亞甲 基藍（吩噻嗪類染料）的有效方法，不僅可以減輕大量焚燒或丟棄茭白葉造成的環境負荷， 還可以變廢為寶，去除廢水中的亞甲基藍染料，以廢治廢，實現茭白葉資源的有效利用和水 環境保護。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的主要是根據現有技術中的不足，提供農業廢棄物茭白葉在吸附廢水 中亞甲基藍的應用及使用茭白葉吸附亞甲基藍的方法。
[0007] 為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現： 一方面本發明提供了一種利用天然廢棄物茭白葉制備生物吸附劑的方法：取一定量的 農業廢棄物茭白葉，先后用自來水和蒸餾水將其洗凈，干燥，粉碎后篩分，制備得到茭白葉 吸附劑。
[0008] 另一方面，本發明研究了茭白葉在吸附亞甲基藍染料中的應用及吸附亞甲基藍的 方法：配制濃度為50-250mg/L的亞甲基藍水溶液，調節亞甲基藍水溶液的pH值為2-12,然 后加入上述茭白葉吸附劑，振蕩吸附。
[0009] 上述生物吸附劑制備過程中所述的干燥為用鼓風干燥箱在30-70 °C下干燥 24-72h，吸附劑顆粒尺寸為50目以下。
[0010] 吸附亞甲基藍染料的方法中調節pH值用0. lmol/L的鹽酸和/或氫氧化鈉調節， 加入吸附劑與亞甲基藍的水溶液的質量體積比為l_6g/L，吸附時間為0. 5-24h，吸附溫度 為 10-60。。。
[0011] 進一步地，加入吸附劑與亞甲基藍的水溶液的質量體積比為4g/L。
[0012] 進一步地，吸附時間為2h。
[0013] 進一步地，吸附溫度為10_30°C。
[0014] 進一步地，調節亞甲基藍水溶液的pH值為6-12。
[0015] 進一步地，亞甲基藍水溶液的濃度為50_150mg/L。
[0016] 此外，本發明所述的茭白葉吸附亞甲基藍的方法，采用靜態吸附法（或稱批次法 )，其吸附率的檢測步驟如下：使用茭白葉吸附亞甲基藍后，離心分離出茭白葉，取離心后 上層清液，采用可見分光光度法測其濃度，然后按照（1)式計算亞甲基藍的去除率，按照 (2)式計算吸附劑的吸附量。
[0017] R= (C〇-〇/CoX100% (1) Q = (C0-Ct) V/m (2) 其中為亞甲基藍的去除率，泛為吸附劑的吸附量（mg/g)，G為亞甲基藍溶液的初始 濃度（mg/L)，為吸附后溶液中亞甲基藍的濃度（mg/L)，偽用于吸附的亞甲基藍溶液的 體積（mL)，a?為菱白葉加入的質量（g)。
[0018] 根據實驗數據，分別繪制亞甲基藍去除率財P吸附劑的吸附量砸吸附時間?、吸 附劑質量?、溫度7；溶液初始冰和溶液初始濃度G等因素的變化圖，考察茭白葉去除亞甲 基藍的最佳吸附條件。
[0019] 本發明的有益效果是：茭白葉原本是一種天然廢棄物，產量巨大，難處理，對環境 污染較為嚴重，本發明將茭白葉作為亞甲基藍染料的吸附劑，具有一定優勢：茭白葉來源豐 富，成本低廉，無毒，無需特殊處理，吸附亞甲基藍的方法簡易，易與體系分離，且吸附亞甲 基藍的速率快，效果較好；綜上所述，茭白葉作為一種天然的亞甲基藍吸附劑具有一定的市 場價值，符合低碳綠色的環保要求。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關本發明的 附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的 前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1為實施例1測到的吸附前后的茭白葉吸附劑的紅外譜圖。
[0022] 圖2為實施例1-6測得的吸附劑質量對茭白葉吸附亞甲基藍溶液過程的影響圖。
[0023] 圖3為實施例7-24測得的吸附時間對茭白葉吸附亞甲基藍溶液過程的影響圖， (a)吸附劑吸附量；（b)染料去除率。
[0024] 圖4為實施例25-30測得的吸附溫度對茭白葉吸附亞甲基藍溶液過程的影響圖。
[0025] 圖5為實施例31-37測得的溶液初始pH對茭白葉吸附亞甲基藍溶液過程的影響 圖。
[0026] 圖6為實施例38-45測得的溶液初始濃度對茭白葉吸附亞甲基藍溶液過程的影響 圖。
[0027] 具體的實施方式 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明；應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不 用于限制本發明的范圍；此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可 以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范 圍。
[0028] 下面結合具體的實施方式進一步闡述本發明。
[0029] 實施例1-6 取一定量的農業廢棄物茭白葉，先后用自來水和蒸餾水將其洗凈，用鼓風干燥箱在 60°C下干燥36h，干燥，粉碎后篩分，收集50目以下的顆粒，制備得到茭白葉吸附劑。
[0030] 室溫下，將0. 05g的茭白葉加入到50ml，120mg/L的亞甲基藍溶液中，磁力攪拌過 夜，離心分離，采用可見分光光度計法測吸附后亞甲基藍溶液濃度，實驗表明，該條件下茭 白葉的吸附量為44. 61mg/g，亞甲基藍去除率為37. 25%