CN103303998A

CN103303998A - 基于石胆酸盐凝胶吸附的阳离子型染料废水的净化方法

Info

Publication number: CN103303998A
Application number: CN2013102699302A
Authority: CN
Inventors: 郝京诚; 王海乔; 宋爱新
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: CN103303998B

Abstract

本发明公开了一种基于石胆酸盐凝胶吸附的阳离子型染料废水的净化方法。本发明该方法可较为方便地将废水中带正电荷的染料吸附净化，路线简单、操作简便，且基本不引入副产物。具体步骤如下：1）取石胆酸粉末加入到碱金属形成的碱溶液中，常温搅拌使其溶解，得到0.02～0.1mol/L的石胆酸盐溶液，其中石胆酸和碱金属的物质的量相等；2）向上述石胆酸盐水溶液中加入一价无机盐，使一价无机盐的浓度为0.06～0.3mol/L，搅拌溶解，静置，得到石胆酸盐凝胶；3）将石胆酸盐凝胶加入到阳离子型染料的废水中，搅拌混合均匀，静置，进行吸附，其中石胆酸盐凝胶中的石胆酸盐与废水中的染料质量比为1:1～1.5。

Description

基于石胆酸盐凝胶吸附的阳离子型染料废水的净化方法

技术领域

本发明涉及一种染料废水的净化方法，具体涉及一种基于石胆酸盐凝胶吸附的阳离子型染料废水的净化方法。

背景技术

随着工业化、城镇化进程的加速，我国的环境污染问题越来越突出。其中，染料废水已成为环境重点污染源之一。染料行业品种繁多，工艺复杂，其废水中含有大量的有机物和盐份，且一般有较强的酸碱性，在废水处理中一直是难题。

目前废水中染料处理的常用方法有物理法、化学法、电化学法、生化法等。这些方法各有优点和适用环境。一般来讲，在废水净化中，操作简单、造价低廉、原料消耗少或易回收、净化过程迅速等特点对于工业中废水的处理非常重要。对于常见的净化方法，物理吸附法中，活性炭法价格昂贵，不易再生；膜分离法中，盐度的影响对净化效果有很大影响；化学法经常产生大量污泥，难以处理回收原料和染料；生化法虽然运行成本较低，环境污染少，但废水水质差异大及高毒性与微生物对温度和pH条件要求较苛刻的特点相悖，使用范围较窄。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于石胆酸盐凝胶吸附的阳离子型染料废水的净化方法。本发明特别针对废水中荷正电的染料，采用易获取的原料，经过简单制备步骤得到凝胶，与废水直接混合发生吸附后，离心将废水与凝胶分离，调节pH值将原料和染料分别回收。是一种高效、针对性强的废水中染料的快速净化方法。该方法可较为方便地将废水中带正电荷的染料吸附净化，路线简单、操作简便，且基本不引入副产物。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于石胆酸盐凝胶吸附的阳离子型染料废水的净化方法，具体步骤如下：

1）取石胆酸粉末加入到碱金属形成的碱溶液中，常温搅拌使其溶解，得到0.02～0.1mol/L的石胆酸盐溶液，其中石胆酸和碱金属的物质的量相等；

2）向上述石胆酸盐水溶液中加入一价无机盐，使一价无机盐的浓度为0.06～0.3mol/L，搅拌溶解，静置，得到石胆酸盐凝胶；

3）将石胆酸盐凝胶加入到阳离子型染料的废水中，搅拌混合均匀，静置，进行吸附，其中石胆酸盐凝胶中的石胆酸盐与废水中的染料质量比为1:1～1.5。

所述步骤3）中吸附完成后，还包括石胆酸的回收操作，具体方法是：

A）通过离心或过滤操作，分离获取吸附染料后的石胆酸盐凝胶；

B）将吸附染料后的石胆酸盐凝胶分散于水中，加入盐酸将pH调节至4～5，使石胆酸析出，染料解吸；

C）分别从解吸后的混合液中回收石胆酸及染料液。

吸附完成的判断方法是：根据相应染料的特征吸收波长绘制其浓度随吸光度变化的标准曲线，测定吸附后废水中染料吸附曲线，计算残留量，从而判断染料是否除净。

所述步骤A）是指：吸附完成后获得混合液，通过离心或过滤操作，舍弃水溶液，获取石胆酸盐凝胶。

所述步骤A）中，离心的速率为3000转/分。

所述步骤1）中，碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铯溶液。

优选的，碱溶液为氢氧化钠溶液。

所述步骤2）中，一价无机盐为锂、钠、钾、铯、铵离子形成的氯化物、硫酸盐或硝酸盐，锂、钠、钾、铯、铵离子对应的一价无机盐的浓度分别为0.06～0.3mol/L、0.1～0.3mol/L、0.16～0.3mol/L、0.16～0.3mol/L、0.075～0.3mol/L。

优选的，锂、钠、钾、铯、铵离子对应的一价无机盐的浓度分别为0.06mol/L、0.1mol/L、0.16mol/L、0.16mol/L、0.075mol/L。

优选的，一价无机盐为氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化铯或氯化铵。

所述步骤2）中，静置时间为2小时。

所述步骤3）中，阳离子型染料包括亚甲基蓝、罗丹明6G和罗丹明B。

所述步骤3）中，吸附时间为15分钟。

本发明的工作原理：

本发明选用石胆酸，加入碱金属形成的碱溶液使其离子化，具体选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铯，加入一价无机盐使其胶凝。

1）所吸附的染料荷正电，对于中性或荷负电的染料吸附能力较弱；

2）钠盐形成的凝胶吸附能力最强，其它盐类形成的凝胶略弱；

3）吸附时，直接将凝胶放入待吸附的废水中，充分接触；

4）吸附后的混合液离心即达到凝胶与水溶液分离的目的。

本发明的有益效果是，本发明通过一价离子诱导使石胆酸盐形成凝胶，凝胶与染料废水直接混合，废水中荷正电的染料即被凝胶快速吸附，混合液通过离心即可将吸附有染料的凝胶与水完全分离，该过程在数十分钟内即可完成，且可使染料基本吸附完全。混合液通过离心即可将吸附有染料的凝胶与水完全分离，调节pH值至酸性即可回收原料石胆酸。本发明操作简单、造价低廉，吸附效率及吸附容量高，对荷正电的染料选择性好，且整个过程中未使用对环境造成污染的物质，环境友好，原料易回收，可满足相关产业废水处理的要求。具体优势如下：

1）染料吸附在温和条件下进行，并可达到完全吸附；

2）吸附效率及吸附容量均为已见报道的最大值；

3）吸附后的混合液离心即可达到凝胶与水溶液的分离，水溶液倾倒即可；

4）原料通过调节pH值即可回收重复使用。

附图说明

图1是制备的石胆酸盐凝胶照片（自左至右，a～e依次为氯化铵、氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化铯诱导石胆酸钠形成的凝胶）。

图2是含亚甲基蓝染料的水溶液用石胆酸钠凝胶吸附前后的照片。

图3是含罗丹明6G染料的水溶液用石胆酸钠凝胶吸附前后的照片。

图4是亚甲基蓝浓度随吸光度变化的标准曲线。

图5是亚甲基蓝吸收曲线随时间的变化图。

图6是亚甲基蓝吸附量随时间的变化图。

图7是罗丹明6G浓度随吸光度变化的标准曲线。

图8是罗丹明6G吸收曲线随时间的变化图。

图9是罗丹明6G吸附量随时间的变化图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1：

（1）取石胆酸粉末，加入到0.02mol/L的NaOH溶液中，使石胆酸和NaOH的物质的量相等，常温搅拌使其溶解，得到0.02mol/L的石胆酸钠溶液。

（2）制备相应石胆酸盐凝胶：向0.02mol/L的石胆酸钠溶液中加入氯化钠，使其浓度为0.1mol/L，搅拌溶解，静置2小时，得到凝胶。如图1a所示。

（3）取含亚甲基蓝、罗丹明6G等阳离子染料的废水，将石胆酸钠凝胶加入废水中，按凝胶中石胆酸钠与废水中染料质量比1:1.5投料，搅拌使混合均匀，静置15分钟。

（4）吸附后的混合液以3000转/分速率离心，将吸附后的水溶液倾倒出。废水吸附前后如图2、图3所示。

（5）根据相应染料的特征吸收波长绘制其浓度与吸光度的标准曲线，测定吸附后废水中染料残留量。亚甲基蓝、罗丹明6G的浓度随吸光度变化的标准曲线分别如图4、图7所示。

（6）吸附染料后的凝胶分散于水中，加盐酸至溶液pH值为4～5，石胆酸析出，染料解吸。

（7）将解吸后的混合液离心（离心速率为3000转/分）或过滤分离，回收石胆酸重复使用。

实施例1获得的石胆酸钠凝胶对亚甲基蓝、罗丹明6G的吸附过程在15分钟即完成，吸附容量（以干凝胶计）分别为1.03g/g和1.42g/g。

实施例2：

（2）制备相应石胆酸盐凝胶：向0.02mol/L的石胆酸钠溶液中加入氯化钾，使其浓度为0.16mol/L，搅拌溶解，静置2小时，得到凝胶。如图1b所示。

（3）取含亚甲基蓝、罗丹明6G等阳离子染料的废水，将石胆酸钠凝胶加入废水中，按凝胶中石胆酸钾染料质量比1:1.5投料，搅拌使混合均匀，静置15分钟。

（4）吸附后的混合液以3000转/分速率离心，将吸附后的水溶液倾倒出。

（5）根据相应染料的特征吸收波长绘制其浓度与吸光度的标准曲线，测定吸附后废水中染料残留量。

实施例2获得的石胆酸钾凝胶对亚甲基蓝、罗丹明6G的吸附过程在15分钟即完成，吸附容量（以干凝胶计）分别为1.09g/g和1.36g/g。

实施例3：

（2）制备相应石胆酸盐凝胶：向0.02mol/L的石胆酸钠溶液中加入氯化铯，使其浓度为0.16mol/L，搅拌溶解，静置2小时，得到凝胶。如图1c所示。

（3）取含亚甲基蓝、罗丹明6G等阳离子染料的废水，将石胆酸钠凝胶加入废水中，按凝胶中石胆酸铯与废水中染料质量比1:1.5投料，搅拌使混合均匀，静置15分钟。

实施例3获得的石胆酸铯凝胶对亚甲基蓝、罗丹明6G的吸附过程在15分钟即完成，吸附容量（以干凝胶计）分别为1.10g/g和1.35g/g。

实施例4：

（2）制备相应石胆酸盐凝胶：向0.02mol/L的石胆酸钠溶液中加入氯化锂，使其浓度为0.06mol/L，搅拌溶解，静置2小时，得到凝胶。如图1d所示。

（3）取含亚甲基蓝、罗丹明6G等阳离子染料的废水，将石胆酸钠凝胶加入废水中，按凝胶中石胆酸锂废水中染料质量比1:1.5投料，搅拌使混合均匀，静置15分钟。

实施例4获得的石胆酸锂凝胶对亚甲基蓝、罗丹明6G的吸附过程在15分钟即完成，吸附容量（以干凝胶计）分别为0.93g/g和1.12g/g。

实施例5：

（2）制备相应石胆酸盐凝胶：向0.02mol/L的石胆酸钠溶液中加入氯化铵，使其浓度为0.075mol/L，搅拌溶解，静置2小时，得到凝胶。如图1e所示。

实施例5获得的石胆酸铵凝胶对亚甲基蓝、罗丹明6G的吸附过程在15分钟即完成，吸附容量（以干凝胶计）分别为0.87g/g和1.28g/g。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种基于石胆酸盐凝胶吸附的阳离子型染料废水的净化方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述步骤3）中吸附完成后，还进行石胆酸的回收操作，具体方法是：

C）分别从解吸后的混合液中回收石胆酸及染料液。

3.根据权利要求2所述的净化方法，其特征在于，吸附完成的判断方法是：根据相应染料的特征吸收波长绘制其浓度随吸光度变化的标准曲线，测定吸附后废水中染料吸附曲线，计算残留量，从而判断染料是否除净。

4.根据权利要求2所述的净化方法，其特征在于，所述步骤A）是指：吸附完成后获得混合液，通过离心或过滤操作，舍弃水溶液，获取石胆酸盐凝胶。

5.根据权利要求2所述的净化方法，其特征在于，所述步骤A）中，离心的速率为3000转/分。

6.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述步骤1）中，碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铯溶液。

7.根据权利要求1或6所述的净化方法，其特征在于，所述步骤2）中，一价无机盐为锂、钠、钾、铯、铵离子形成的氯化物、硫酸盐或硝酸盐，锂、钠、钾、铯、铵离子对应的一价无机盐的浓度分别为0.06～0.3mol/L、0.1～0.3mol/L、0.16～0.3mol/L、0.16～0.3mol/L、0.075～0.3mol/L。

8.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述步骤2）中，静置时间为2小时。

9.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述步骤3）中，阳离子型染料包括亚甲基蓝、罗丹明6G和罗丹明B。

10.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述步骤3）中，吸附时间为15分钟。