CN103657592B - 一种榛子壳制成的染料吸附剂 - Google Patents

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Abstract

一种榛子壳制成的染料吸附剂，属于吸附剂技术领域。用自来水清洗榛子壳，经干燥、破碎、筛分后，将榛子壳颗粒与氯化锌溶液混合浸渍，微波处理，再经酸洗、水洗、干燥，即得到榛子壳生物质炭染料吸附剂。可用于去除染料废水中的亚甲基蓝、罗丹明B、活性艳红K-2G以及活性艳蓝KN-R。本发明制备的榛子壳生物质炭染料吸附剂具有工艺简单，成本低，吸附效果好等优点。

Description

一种榛子壳制成的染料吸附剂
技术领域
本发明属于染料吸附剂技术领域，具体涉及一种榛子壳制成的染料吸附剂。
背景技术
随着纺织、制革、塑料、造纸等行业的快速发展，合成染料的需求日益增多，随之产生的染料废水对环境的危害也日益严重。据统计，全世界的染料年产量高达7×105～1×106吨，在生产和使用过程中约有10～20%的染料排放到环境中。染料废水因成分复杂，浓度大，色度高，排放量大，已成为重要污染源。
亚甲基蓝，是一种吩噻嗪类染料，常用于麻、丝绸、纸张染色。生物学上也被用作细菌或细胞的染色剂。在兽医中主要用作消毒剂与解毒剂，对防治淡水鱼的水霉病、红嘴病等都有很好的疗效。但是目前研究发现这种染料及代谢物有致畸作用，因此亚甲基蓝废水的处理受到广泛重视。
罗丹明B，是以氧杂蒽为母体的染料，曾用作食品添加剂，但后来证明罗丹明B致癌，现在已经禁止用于食品染色。目前常用作实验室中细胞荧光染色剂，用于纸张、晴纶、丝绸、皮革、羽毛染色，并可用于食品和某些金属分析试剂。
活性艳红K-2G，是一种偶氮染料，具有色泽鲜艳和耐水洗等特点，因此被广泛用于棉纺织品和化纤织品的染色工艺。由于偶氮键及苯环结构。偶氮染料在质量浓度低于1mg/L的情况下仍会使废水维持持久的色度，并且偶氮染料及其降解中间产物很多是有毒、难降解的三致物质，会对环境造成严重的污染。
活性艳蓝KN-R，是一种蒽醌染料，因为水溶性强，结构稳定，而得到广泛应用。蒽醌类染料因为固色率高、染色牢度好，已成为目前比较重要的一类染料。然而，蒽醌类染料因为含有稳定的共轭结构，结构复杂难降解，存在潜在毒性。
榛子原产于我国，3000多年前已有记载。榛子具有丰富的营养价值，可以直接食用，也可以加工成榛子粉，还可以榨油。除此之外，榛子还具有药用价值，味甘性平，具有开胃、调中、明目之功效，可用于医治体弱和肠胃不适等症。据不完全统计，仅东北三省和内蒙古约有榛林2500万亩，榛子年产量为2.5万吨。榛子壳是榛子加工产业的下脚料，常作为一种废弃物而扔掉，不仅浪费资源，还污染自然环境。目前国内外对榛子的研究主要集中在食用和药用方面，对榛子蛋白和榛子油的研究较多，而对榛子壳的研究和利用较少。如果利用其制备吸附剂处理染料废水，不仅可以减轻大量丢弃榛子壳造成的污染，还可以变废为宝，实现榛子壳资源化利用，达到以废治废的效果。目前，利用榛子壳制备染料吸附剂，去除废水中亚甲基蓝、罗丹明B、活性艳红K-2G和活性艳蓝KN-R的方法及应用尚未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效、低成本的染料吸附剂。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种经过微波加热制备的榛子壳生物质炭作为染料吸附剂。
上述榛子壳生物质炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
用自来水清洗榛子壳，经干燥、破碎、筛分后，将榛子壳颗粒与氯化锌溶液混合浸渍，微波加热处理，盐酸溶液酸洗所得榛子壳生物质炭，再用蒸馏水清洗至pH呈中性，干燥，即得到榛子壳生物质炭染料吸附剂。
上述榛子壳颗粒优选300～1500μm，氯化锌溶液的质量百分比浓度优选30%～70%，微波功率优选320～640W，微波处理时间优选10～20min，盐酸溶液质量百分比浓度优选10%。
上述榛子壳生物质炭染料吸附剂用于去除染料废水中的亚甲基蓝、罗丹明B、活性艳红K-2G、活性艳蓝KN-R中的一种。
本发明制备的榛子壳生物质炭染料吸附剂具有工艺简单，成本低，高效环保等优点，可用于去除染料废水中的亚甲基蓝、罗丹明B、活性艳红K-2G以及活性艳蓝KN-R，其中亚甲基蓝吸附值为436.08mg/g，罗丹明B吸附值为499.85mg/g，活性艳红K-2G吸附值为141.03mg/g，活性艳蓝KN-R吸附值为173.96mg/g，吸附时，吸附剂的用量可根据需要进行调节。本发明制备的榛子壳生物质炭染料吸附剂，不仅为榛子壳的利用提供了新途径，实现了榛子壳的资源化利用，同时为染料废水脱色提供了新的替代手段。
附图说明
图1为本发明的榛子壳制成的染料吸附剂的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明作进一步详细说明，但本发明并不限制于实施例。
实施例1
取一定质量的榛子壳，用自来水清洗榛子壳，干燥，经破碎、筛分至300～600μm后，将榛子壳颗粒与浓度为50%的氯化锌溶液混合浸渍，用320W微波处理20min，用浓度为10%盐酸溶液酸洗所得榛子壳生物质炭，再用蒸馏水清洗至pH呈中性，干燥，得到榛子壳制成的生物质炭染料吸附剂。
25℃条件下，在50mL1000mg/L亚甲基蓝溶液中加入本实施例制备的0.1g榛子壳生物质炭染料吸附剂，吸附24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放。
本实施例中，榛子壳制成的染料吸附剂的产率为42.19%，亚甲基蓝吸附值为436.08mg/g。不同吸附剂对亚甲基蓝吸附容量的比较如表1所示，与表中其他吸附剂的吸附容量相比，本发明的榛子壳生物质炭吸附剂是一种高效处理含亚甲基蓝废水的吸附剂。
表1不同吸附剂对亚甲基蓝的吸附容量比较
吸附剂 吸附容量(mg/g)
累托石 40.88
花生壳活性炭 90.09
柚皮粉 133.33
黑炭 243.90
榛子壳生物质炭染料吸附剂（本发明） 436.08
实施例2
取一定质量的榛子壳，用自来水清洗榛子壳，干燥，经破碎、筛分至600～800μm后，将榛子壳颗粒与浓度为55%的氯化锌溶液混合浸渍，用320W微波处理18min，用浓度为10%盐酸溶液酸洗所得榛子壳生物质炭，再用蒸馏水清洗至pH呈中性，干燥，得到榛子壳制成的生物质炭染料吸附剂。
25℃条件下，在50mL1000mg/L罗丹明B溶液中加入本实施例制备的0.1g榛子壳生物质炭染料吸附剂，吸附24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放。
本实施例中，榛子壳生物质炭染料吸附剂的产率为33.85%，罗丹明B吸附值为499.85mg/g。不同吸附剂对罗丹明B的吸附容量比较如表2所示，与表中其他吸附剂的吸附容量相比，本发明的榛子壳生物质炭吸附剂是一种高效处理含罗丹明B废水的吸附剂。
表2不同吸附剂对罗丹明B的吸附容量比较
吸附剂 吸附容量(mg/g)
碱化丝瓜络纤维 26.67
荞麦皮 53.99
稞状活性炭 116.28
粒状活性炭 208.33
榛子壳生物质炭染料吸附剂（本发明） 499.85
实施例3
取一定质量的榛子壳，用自来水清洗榛子壳，干燥，经破碎、筛分至800～1000μm后，将榛子壳颗粒与浓度为60%的氯化锌溶液混合浸渍，用480W微波处理15min，用浓度为10%盐酸溶液酸洗所得榛子壳生物质炭，再用蒸馏水清洗至pH呈中性，干燥，得到榛子壳生物质炭染料吸附剂。
25℃条件下，在50mL1000mg/L活性艳红K-2G溶液中加入本实施例制备的0.1g榛子壳生物质炭染料吸附剂，吸附24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放。
本实施例中，榛子壳生物质炭染料吸附剂的产率为40.77%，活性艳红K-2G吸附值为141.03mg/g。不同吸附剂对活性艳红的吸附容量比较如表3所示，与表中其他吸附剂的吸附容量相比，本发明的榛子壳生物质炭吸附剂是一种高效处理含活性艳红废水的吸附剂。
表3不同吸附剂对活性艳红K-2G的吸附容量比较
吸附剂 吸附容量(mg/g)
玉米芯 4.81
竹炭 13.50
污泥活性炭 28.10
黄酒糟 49.10
榛子壳生物质炭染料吸附剂（本发明） 141.03
实施例4
取一定质量的榛子壳，用自来水清洗榛子壳，干燥，经破碎、筛分至1000～1200μm后，将榛子壳颗粒与浓度为65%的氯化锌溶液混合浸渍，用480W微波处理12min，用浓度为10%盐酸溶液酸洗所得榛子壳生物质炭，再用蒸馏水清洗至pH呈中性，干燥，得到榛子壳生物质炭染料吸附剂。
25℃条件下，在50mL1000mg/L活性艳蓝KN-R溶液中加入本实施例制备的0.1g榛子壳生物质炭染料吸附剂，吸附24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放。
本实施例中，榛子壳生物质炭染料吸附剂的产率为33.41%，活性艳蓝KN-R吸附值为173.96mg/g。不同吸附剂对活性艳蓝KN-R的吸附容量比较如表4所示，与表中其他吸附剂的吸附容量相比，本发明的榛子壳生物质炭吸附剂是一种高效处理含活性艳蓝KN-R废水的吸附剂。
表4不同吸附剂对活性艳蓝KN-R的吸附容量比较
吸附剂 吸附容量(mg/g)
竹炭 15.6
颗粒活性炭 29.76
CMC固定化灭活烟曲霉小球 66.70
有机改性凹凸棒石 107.07
榛子壳制成的染料吸附剂（本发明） 173.96
实施例5
取一定质量的榛子壳，用自来水清洗榛子壳，干燥，经破碎、筛分至1200～1500μm后，将榛子壳颗粒与浓度为70%的氯化锌溶液混合浸渍，用640W微波处理10min，用浓度为10%盐酸溶液酸洗所得榛子壳生物质炭，再用蒸馏水清洗至pH呈中性，得到榛子壳生物质炭染料吸附剂。
对本实施例中榛子壳生物质炭染料吸附剂进行红外光谱分析。
本实施例中榛子壳生物质炭染料吸附剂的红外光谱图如图1。3420cm-1处的吸收峰表示的是羟基中O–H的伸缩振动，2919cm-1处的吸收峰可能是由于脂肪族化合物中C–H与纤维素和半纤维素中CH2的伸缩振动的重叠，2850cm-1处的吸收峰可能是CH2对称振动的结果，1838cm-1处的吸收峰表示果胶中C=O的对称振动，1690cm-1处的吸收峰由羰基中C=O振动引起，1572cm-1处的吸收峰是由苯环中C–C振动引起的，1385cm-1处的吸收峰可能是CH3对称弯曲振动造成的，1111cm-1处的吸收峰归因于C–O–H的弯曲振动，876cm-1处的吸收峰可能是CH2中C–H的变形振动造成的，539cm-1处的吸收峰是膦酸基团中P–O的弯曲振动。上述结果表明，榛子壳生物质炭染料吸附剂表面含有较多可与染料分子结合的官能团，如羟基、羰基、膦酸基团等。

Claims (1)

1.一种榛子壳制成的生物质炭染料吸附剂用于去除废水中的罗丹明B染料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
取一定质量的榛子壳，用自来水清洗榛子壳，干燥，经破碎、筛分至600～800μm后，将榛子壳颗粒与浓度为55％的氯化锌溶液混合浸渍，用320W微波处理18min，用浓度为10％盐酸溶液酸洗所得榛子壳生物质炭，再用蒸馏水清洗至pH呈中性，干燥，得到榛子壳制成的生物质炭染料吸附剂；
25℃条件下，在50mL1000mg/L罗丹明B溶液中加入0.1g榛子壳生物质炭染料吸附剂，吸附24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放；榛子壳生物质炭染料吸附剂对罗丹明B的吸附量为499.85mg/g。
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