CN102671630B - 一种以蛋壳为基质制备印染料吸附剂的方法及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以蛋壳为基质制备印染料吸附剂的方法和用其处理的方法，将预处理后的蛋壳粉碎，采用稀碱NaOH或KOH溶液处理2h后，清水清洗后除去碱液于80℃干燥2-5h，得蛋壳粉；将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，调混合物的pH值，置于烘箱中于100-1000℃干燥2-5h，冷却后粉碎，得到印染废水处理剂。印染料吸附剂的添加量为0.5～5g/L，在温度10-40℃的印染废水中吸附处理20分钟以上。本发明以废弃蛋壳为主，生产成本低；采用加热活化处理工艺，工艺简单可控，生产过程中无三废排放；充分利用废弃蛋壳的吸附作用，添加量少，吸附印染废水中的水溶性染料，对碱性染料的脱色率达90％以上，对直接染料的脱色率达80％以上，有效降低了废水中的色度，改善了水质。
Description
技术领域
本发明属于印染污水处理吸附剂技术领域，具体涉及一种以蛋壳为基质制备印染污水吸附剂的方法及处理印染污水的方法。
背景技术
染料已广泛应用于造纸、塑料、皮革、橡胶、涂料、油墨、化妆品、感光材料等领域。染料的广泛使用产生大量的染料废水排放到环境水体中，导致自然水体的污染。传统的染料废水处理方法有凝结和絮凝、氧化或臭氧氧化、膜分离和活性炭吸附等，但这些技术并未表现出高效率、低成本的优点。活性炭是目前应用最广的染料吸附剂，但活性炭相对较高的价格、高的操作费用和难再生等问题阻碍了其大规模应用。所以，越来越需要寻找地产的、可更新的低成本材料作为吸附剂用于染料污水的治理。
我国有丰富的蛋壳资源，但加工利用蛋壳的厂家却微乎其微，蛋壳的开发研究也很薄弱，绝大多数的蛋壳资源也只是被当做废弃物处理掉，从而造成了大量的资源浪费。
在目前国内外对蛋壳的研究中，有一部分人将目光瞄向了蛋壳及蛋壳膜的吸附性质，并期待其能在废水处理的应用上有理想的效果。这不仅能达到资源的充分利用，还能有效地减少环境的污染。蛋壳是一种完全高度结合的生物钙，由无机物和有机蛋白质组合而成，其平均含量为93％的碳酸钙、1％的碳酸镁、3.2％的磷酸钙和磷酸镁无机物以及2.8％的有机物，有机基质主要包括糖蛋白和糖肽。蛋壳上的气孔为1000-12000个，孔径为4-40微米，气孔在蛋壳表面的分布是不均匀的。由于蛋壳拥有93％的的碳酸钙含量，与高含量碳酸钙的吸附剂具有相同的功能，如方解石、石灰土等，而且蛋壳的多孔性使其吸附性能良好。国内外研究者针对蛋壳的吸附性质的研究表明，蛋壳对部分重金属的吸附量都能达到90％以上，这为以后用蛋壳处理废水中的重金属提供了可能性。而Katarzyna Chojnacka用蛋壳对溶液中三价铬离子吸附的实验中，在较小的蛋壳投放量，pH为5，20℃时蛋壳对三价铬离子的最大吸附量能达到160mg/g。而在PARK Heung Jai人的研究中，他们将蛋壳在高温下处理两个小时，之后对溶液中铬和铅的吸附率都能在10min内达到99％，由此可见蛋壳对重金属的吸附性能是十分可观的。在李小燕等人用鸡蛋壳处理酸性含铜废水的实验中，通过工艺优化，原溶液pH值由1.80～2.00提高到6.86～7.34，Cu2+的浓度从143.00mg/L降低到0.09～0.43mg/L。蛋壳以及蛋壳膜对废水中染料的吸附的能力已经被初步证明。在Wen-Tien Tsai等人的研究中在酸性51溶液中投入一定量的蛋壳，经过半小时后，其吸附量就会达到50％以上，但是在他们的研究中并不是蛋壳对所有的色素染料都有较好的吸附效果，这与色素分子量的大小以及分子所具有的官能团有特定的关系。上述方法均为原蛋壳的吸附特性研究，本发明发现蛋壳经过与盐混合后处理，其对染料的吸附特性大大提高。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种可以除去废水中水溶性染料，有效利用加工废弃物-蛋壳的新的方法，、工艺简单、生产成本低、无环境污染，的以蛋壳为基质的印染料吸附剂及其制备方法。
本发明目的的实现方式为，一种以蛋壳为基质制备印染料吸附剂的方法，具体步骤如下，
(1)将预处理后的蛋壳粉碎至粒度100目以上，采用0.05～0.5mol/L稀碱NaOH或KOH溶液处理2h后，清水清洗除去碱液后于80℃干燥2-5h，得蛋壳粉；
(2)将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，处理后的蛋壳粉∶硅酸钠∶硫酸铝的质量比＝15～25∶1～10∶1～5；
(3)将步骤(2)所得的混合物的pH值调整至6～10，将混合物置于烘箱中于100-1000℃干燥2-5h，冷却后粉碎，得到印染废水处理剂。
用以蛋壳为基质制备的印染料吸附剂处理印染污水的方法，印染废水中以蛋壳为基质的印染料吸附剂添加量为0.5～5g/L，在温度10-40℃的印染废水中吸附处理20分钟以上。
本发明的有益效果是：
1、采用加热活化处理工艺，工艺简单可控，生产过程中无废水、废气和废渣排放，可实现清洁无害化生产
2、以废弃蛋壳为主，能有效除去水溶性染料，使用时添加量低，生产成本低；
3、充分利用废弃蛋壳的吸附作用，吸附印染废水中的水溶性染料，对碱性紫的脱色率达90％以上，对直接紫的脱色率达80％以上，有效降低了废水中的色度，改善了水质。
附图说明
附图为发明制备的工艺流程图。
具体实施方式
参照附图，本发明将预处理后的蛋壳粉碎，采用稀碱NaOH或KOH溶液处理2h后，除去碱液后于80℃干燥2-5h，得蛋壳粉；将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，调混合物的pH值，置于烘箱中于100-1000℃干燥2-5h，冷却后粉碎，得到印染废水处理剂。
蛋壳为鸡蛋壳、鸭蛋壳、鹅蛋壳中任意一种或任意两种的混合，任意两种混合时为任意配比。
蛋壳预处理过程为：将废弃蛋壳碾压后，筛分去除杂质、血污和壳膜。
下面用具体实施例详述本发明。
实施例1：
(1)将废弃鸭蛋壳碾压后，筛分去除杂质、血污和壳膜预处理后，粉碎至粒度100目以上，采用0.05mol/L稀碱NaOH溶液处理2h后，清水清洗除去碱液后于80℃干燥2h，得蛋壳粉；
(2)将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，处理后的蛋壳粉∶硅酸钠∶硫酸铝的质量比＝15∶4∶3；
(3)将步骤(2)所得的混合物的pH值调整至6，将混合物置于烘箱中于500℃干燥2h，冷却后粉碎，得到印染废水处理剂。
废水处理剂的添加量为1g/L，在10℃的印染废水中吸附20分钟以上，直接紫的脱色率为80.1％，碱性紫的脱色率为90.2％。
实施例2：
(1)将废弃鸡蛋壳碾压后，筛分去除杂质、血污和壳膜预处理后，粉碎至粒度100目以上，采用0.1mol/L稀碱NaOH溶液处理2h后，清水清洗除去碱液后于80℃干燥3h，得蛋壳粉；
(2)将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，处理后的蛋壳粉∶硅酸钠∶硫酸铝的质量比＝25∶5∶5；
(3)将步骤(2)所得的混合物的pH值调整至6.5，将混合物置于烘箱中于1000℃干燥2h，冷却后粉碎，得到印染废水处理剂。
废水处理剂的添加量为0.5g/L，在20℃的印染废水中吸附20分钟以上，直接紫的脱色率为90.1％，碱性紫的脱色率为95.2％。
实施例3：
(1)将废弃鹅蛋壳碾压后，筛分去除杂质、血污和壳膜预处理后，粉碎至粒度100目以上，采用0.1mol/L稀碱KOH溶液处理2h后，清水清洗除去碱液后于80℃干燥4h，得蛋壳粉；
(2)将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，处理后的蛋壳粉∶硅酸钠∶硫酸铝的质量比＝20∶2∶4；
(3)将步骤(2)所得的混合物的pH值调整至7.0，将混合物置于烘箱中于550℃干燥4h，冷却后粉碎，得到印染废水处理剂。
废水处理剂的添加量为2g/L，在15℃的印染废水中吸附20分钟以上，直接紫的脱色率为81.4％，碱性紫的脱色率为93.8％。
实施例4：
(1)将废弃鸭蛋壳碾压后，筛分去除杂质、血污和壳膜预处理后，粉碎至粒度100目以上，采用0.2mol/L稀碱KOH溶液处理2h后，清水清洗除去碱液后于80℃干燥2h，得蛋壳粉；
(2)将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，处理后的蛋壳粉∶硅酸钠∶硫酸铝的质量比＝15∶1∶1；
(3)将步骤(2)所得的混合物的pH值调整至8.0，将混合物置于烘箱中于700℃干燥5h，冷却后粉碎，得到印染废水处理剂。
废水处理剂的添加量为3g/L，在25℃的印染废水中吸附20分钟以上，直接紫的脱色率为81.3％，碱性紫的脱色率为93.7％。
实施例5：
(1)将废弃鸡蛋壳和鸭蛋壳(质量任意比)碾压后，筛分去除杂质、血污和壳膜预处理后，粉碎至粒度100目以上，采用0.5mol/L稀碱KOH溶液处理2h后，清水清洗除去碱液后于80℃干燥5h，得蛋壳粉；
(2)将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，处理后的蛋壳粉∶硅酸钠∶硫酸铝的质量比＝20∶8∶2；
(3)将步骤(2)所得的混合物的pH值调整至7.5，将混合物置于烘箱中于600℃干燥5h，冷却后粉碎，得到印染废水处理剂。
废水处理剂的添加量为5g/L，在30℃的印染废水中吸附20分钟以上，直接紫的脱色率为87.4％，碱性紫的脱色率为96.4％。
实施例6：
(1)将废弃鸡蛋壳和鸭蛋壳(质量任意比)碾压后，筛分去除杂质、血污和壳膜预处理后，粉碎至粒度100目以上，采用0.2mol/L稀碱NaOH溶液处理2h后，清水清洗除去碱液后于80℃干燥3h，得蛋壳粉；
(2)将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，处理后的蛋壳粉∶硅酸钠∶硫酸铝的质量比＝18∶5∶2；
(3)将步骤(2)所得的混合物的pH值调整至8.5，将混合物置于烘箱中于200℃干燥4h，冷却后粉碎，得到印染废水处理剂。
废水处理剂的添加量为3g/L，在40℃的印染废水中吸附20分钟以上，直接紫的脱色率为82.1％，碱性紫的脱色率为93.3％。
实施例7：
(1)将废弃鸭蛋壳和鹅蛋壳(质量任意比)碾压后，筛分去除杂质、血污和壳膜预处理后，粉碎至粒度100目以上，采用0.05mol/L稀碱KOH溶液处理2h后，清水清洗除去碱液后于80℃干燥5h，得蛋壳粉；
(2)将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，处理后的蛋壳粉∶硅酸钠∶硫酸铝的质量比＝25∶10∶5；
(3)将步骤(2)所得的混合物的pH值调整至10.0，将混合物置于烘箱中于100℃干燥5h，冷却后粉碎，得到印染废水处理剂。
废水处理剂的添加量为4g/L，在20℃的印染废水中吸附20分钟以上，直接紫的脱色率为89.7％，碱性紫的脱色率为97.5％。
Claims (4)
1.一种以蛋壳为基质制备印染料吸附剂的方法，其特征在于具体步骤如下，
（1）将预处理后的蛋壳粉碎至粒度100目以上，采用0.05~0.5mol/L稀碱NaOH或KOH溶液处理2h后，清水清洗后除去碱液于80℃干燥2-5h，得蛋壳粉；
（2）将蛋壳粉、硅酸钠和硫酸铝置于混合器中混合，得混合物，处理后的蛋壳粉：硅酸钠：硫酸铝的质量比=15~25:1~10:1~5；
（3）将步骤（2）所得的混合物的pH值调整至6~10，将混合物置于烘箱中于100-1000℃干燥2-5h，冷却后粉碎，得到印染料吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种以蛋壳为基质制备印染料吸附剂的方法，其特征在于蛋壳为鸡蛋壳、鸭蛋壳、鹅蛋壳中任意一种或任意两种的混合，任意两种混合时为任意配比。
3.根据权利1或2所述的一种以蛋壳为基质制备印染料吸附剂的方法，其特征在于蛋壳预处理过程为：将废弃蛋壳碾压后，筛分去除杂质、血污和壳膜。
4.采用权利要求1所述的方法制备得到的印染料吸附剂处理印染污水的方法，其特征在于以蛋壳为基质制备的印染料吸附剂的添加量为0.5~5g/L，在温度10-40℃的印染污水中吸附处理20分钟以上。
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