CN103663754A

CN103663754A - 一种水处理环糊精吸附剂再生方法

Info

Publication number: CN103663754A
Application number: CN201210365141.4A
Authority: CN
Inventors: 周玉青; 许进
Original assignee: Shanghai Baosteel Chemical Co Ltd
Current assignee: Shanghai Baosteel Chemical Co Ltd
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明涉及一种水处理环糊精吸附剂再生方法，包括：预处理步骤和再生步骤，其特征在于：所述的再生步骤依次包括浸泡步骤、超声处理步骤、再次过滤步骤、洗涤步骤和干燥步骤；在所述的浸泡步骤，向装有所述滤出物的容器内，加入环糊精吸附剂用量的5～10倍的脱附液，浸泡经首次过滤所得的滤出物；在所述超声处理步骤，调整超声发生器声强在0.01～0.5W/cm²，超声发生器频率范围为5～60kHz，超声处理时间15～50min。本发明目的：在超声辅助条件下，缩短吸附剂再生时间和提高吸附剂再生效率，每次再生后处理效率仅降低为2～10%，并实现多次循环利用和重复使用效果达到最好，产生较好的环境效益。

Description

一种水处理环糊精吸附剂再生方法

技术领域

本发明属于吸附剂再生技术领域，具体涉及一种水处理环糊精吸附剂再生方法。

背景技术

随着社会的进步和文明的发展，人类越来越重视环境保护问题，在工业化的生产过程中，不可避免会产生许多对生物体有害的废水，特别是印染、中药、石化、焦化等排放的含酚废水，这些废水中酚类污染物的浓度从5mg/L到20000mg/L，造成严重的环境污染，危及生

物体安全。

为处理这些被酚污染的废水，人们探索试用多种方法，最终确定吸附法是一种简单有效的方法。吸附法是利用吸附剂的多孔物质将废水中的酚类物质吸收，再利用碱液、蒸汽或有机溶剂解吸脱附。该废水处理方法简单、易行，该方法也成为去除含酚废水中酚类污染物领域的研究重点。目前应用于废水处理较成功并较广泛采用的吸附剂有活性炭、磺化煤、大孔树脂等。活性炭的吸附量大，但是由于目前的技术，其再生困难，结果导致用活性炭处理含酚废水的方法在经济上的可行性受到了限制；磺化煤再生容易，但是吸附量较小，处理后废水中含酚量远达不到排放标准，需要进行二级处理；大孔树脂较其它两种吸附剂有明显的优势，它对废水中酚类物质吸附可逆性好，不仅树脂可以反复利用，而且可以回收酚类物质，但是其吸附量较小。因此需要探索一种新的处理含酚废水的吸附剂。

近些年研究发现，环糊精的外缘亲水而内腔疏水结构能与酚污染物形成稳定的包络物，环糊精极其衍生物在实际废水处理中净化效果能达到最好，吸附量大，对废水中酚类物质吸附具有较好可逆性，可以反复使用，也可以回收酚类物质。但是对于环糊精吸附剂再生方法仍然没有一个再生效果好并广泛使用的方法，因此环糊精吸附剂再生方法成为了研究的热点，需要探索一种再生容易，吸附量较大，操作简单、价格低廉、适于实用的环糊精吸附方法。

在现有文献报道中，中国专利CN 01140411.6“水体净化吸附剂聚环糊精的制备方法”一文中提到了，使用环糊精衍生物作为净化污水的吸附剂，用以α-、β-、γ-环糊精或其衍生物为单体，在溶剂中与交联剂及模板剂的共同作用下，反应生成聚合物，此聚环糊精对水中多种有机物具有较高的吸附容量，将水中将某些有机物的浓度降低到ppb级，并且提到该衍生物容易再生，但并没有具体讲到如何将该聚合物再生。中国专利CN02138806.7“β-环糊精键合硅胶作为固相萃取吸附介质的应用”涉及到仅用混合洗脱液对β-环糊精键合硅胶进行再生，应用于实验室中环境水样和生物样品的分析中，采用真空泵提供负压来驱动。中国专利CN201210011479.X“一种具有吸附分离功能的Mn元素掺杂环糊精聚合物材料的制备方法及其应用”，也涉及使用环糊精及其衍生物处理废水中的有机污染物，且具备再生功能，但是也没有提到如何对该环糊精聚合物材料进行再生。刘葵等在“β-环糊精处理苯胺废水的研究”中采用乙醇洗脱环糊精的固定床，达到环糊精再生的目的，但再生效率差，60min后的吸附率降低了17%，《广东化工》，2005，（6）：57-65。

在现实处理含酚废水的实际应用中，传统的环糊精吸附剂再生方法是通过用大量的有机溶剂长时间的浸泡，这种方法浸泡时间长，再生效率差，经再生后处理废水的能力和效率降低很多，循环利用次数少，同时又用到大量的有机溶剂，不利于工人身体健康和环境保护。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种超声辅助水处理吸附剂再生方法，解决环糊精类吸附剂再生问题，在超声辅助条件下，缩短吸附剂再生时间和提高吸附剂再生效率，并实现多次循环利用和重复使用效果达到最好，同时其操作简单、价格低廉，适于工业化的推广应用。

本发明的技术解决方案如下：一种水处理环糊精吸附剂再生方法，包括：预处理步骤和再生步骤，在所述预处理步骤，将环糊精吸附剂加入到含酚废水中，当吸附达到平衡时，将该废水通过过滤器进行首次过滤，过滤所得滤出物置于容器中，其特征在于：

所述的再生步骤依次包括浸泡步骤、超声处理步骤、再次过滤步骤、洗涤步骤和干燥步骤；

在所述的浸泡步骤，向装有所述滤出物的容器内，加入环糊精吸附剂用量的5～10倍的脱附液，浸泡首次过滤所得的滤出物，浸泡时间10～15h；

在所述超声处理步骤，调整超声发生器声强在0.01～0.5W/cm²，超声发生器频为5～60kHz，超声处理时间15～50min。

在所述的再次过滤步骤、洗涤步骤和干燥步骤，吸附剂脱附后对脱附液和吸附剂再次过滤，将滤出的吸附剂固体进行洗涤和干燥，干燥后的吸附剂可以重复利用。

根据本发明所述的一种水处理环糊精吸附剂再生方法，优选的是，所述超声发生器声强在0.25-0.5W/cm²。

根据本发明所述的一种水处理环糊精吸附剂再生方法，优选的是，所述超声发生器频率范围为30-45kHz。

根据本发明所述的一种水处理环糊精吸附剂再生方法，优选的是，所述超声处理时间为33-40min。

根据本发明所述的一种水处理环糊精吸附剂再生方法，其特征在于，所述的环糊精吸附剂选自α-、β-、γ-环糊精、通过交联、聚合方法修饰的环糊精中的一种。

根据本发明所述的一种水处理环糊精吸附剂再生方法，其特征在于，所述的环糊精吸附剂的用量为每升废水中加入0.05g～1g。

根据本发明所述的一种水处理环糊精吸附剂再生方法，其特征在于，所述的脱附液选自甲醇和乙醇之一种。

根据本发明所述的一种水处理吸附剂再生方法，其特征在于所述的脱附液置于蒸馏装置中，将污染物和脱附液分离，脱附液由塔顶蒸出后可循环使用，塔底蒸馏得到的高浓度的污染物溶液，进行回收利用。

根据本发明所述的一种水处理吸附剂再生方法，所述的超声发生器可以是槽式发生器，也可以是变幅杆式发生器。

本发明所提供的具体技术方案为：将吸附达到平衡的废水，放置在过滤器内进行过滤，滤出液（废水）可以达标排放，过滤的固体置于容器内，用一定量的甲醇（或乙醇）进行浸泡，脱附液要浸过吸附剂，将此容器与超声发生器连用，调整超声发生器的声强和频率，以及超声时间。吸附剂脱附后对甲醇和吸附剂再次过滤，将滤出的吸附剂固体进行洗涤和干燥，干燥后的吸附剂可以重复利用。浸泡过吸附剂的脱附液可以通过化学分离的方式将脱附液和污染物分离后，脱附液循环使用，污染物溶液进行回收利用。

本发明的有益效果是：

（1）超声辅助吸附剂再生的方法，使超声技术应用于废水处理，提高再生效率。

（2）使用超声作为吸附剂再生的辅助手段后，缩短吸附剂在脱附液中的浸泡时间来浸泡24h缩短为10～15h；吸附剂处理废水的效率由原来每次降低10～20%，提高再生后处理效率降低为2～10%，即超声在吸附剂再生过程中能够尽可能将吸附在吸附剂表面的污染物通过超声的空化和震动，加速了污染物分子与吸附剂分离过程。

（3）添加超声辅助手段的操作方式简单，工艺简短，不需要增加大量设备，利于工业化推广应用。

（4）本发明可以应用于其它具有再生能力的废水处理吸附剂，其使用具备工业化应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。

实施例1：

（1）工艺方法

将吸附达到平衡的废水，放置在过滤器内进行过滤，滤出液（废水）可以达标排放，过滤的固体置于容器内，用脱附液（甲醇）进行浸泡，将此容器与超声发生器连用，使用槽式超声发生器，调整超声发生器的声强、频率、超声时间。吸附剂脱附后对甲醇和吸附剂再次过滤，将滤出的吸附剂滤出物进行洗涤和干燥，干燥后的吸附剂可以重复利用。将浸泡吸附剂的脱附液在蒸馏装置中将污染物和脱附液进行分离，脱附液由塔顶蒸出，可循环作为脱附液使用，塔底蒸馏得到的高浓度的污染物溶液，可以进行回收利用。

（2）主要工艺参数

脱附液用量：5倍吸附剂的用量

浸泡时间：10h

超声发生器的声强：0.01W/cm²

超声发生器的频率：5kHz

超声时间：15min

再生结果：环糊精吸附剂处理废水的效率由第一次使用去除率为94%，降低为再生后处理废水的效率为86%，再生后处理效率降低为8%。

实施例2：

（1）工艺方法：与实施例1同

（2）主要工艺参数

脱附液用量：7.5倍吸附剂的用量

浸泡时间：12.5h

超声发生器的声强：0.25W/cm2

超声发生器的频率：30kHz

超声时间：33min

再生结果：环糊精吸附剂处理废水的效率由第一次使用去除率为94%，降低为再生后处理废水的效率为88%，再生后处理效率降低为6%。

实施例3：

脱附液用量：8.5倍吸附剂的用量

浸泡时间：13h

超声发生器的声强：0.30W/cm2

超声发生器的频率：45kHz

超声时间：40min

再生结果：环糊精吸附剂处理废水的效率由第一次使用去除率为94%，降低为再生后处理废水的效率为89%，再生后处理效率降低为5%。

实施例4：

脱附液用量：8.0倍吸附剂的用量

浸泡时间：11h

超声发生器的声强：0.35W/cm2

超声发生器的频率：40kHz

超声时间：35min

再生结果：环糊精吸附剂处理废水的效率由第一次使用去除率为94%，降低为再生后处理废水的效率为92%，再生后处理效率降低为2%。

实施例5：

（1）工艺方法：与实施例1同。

（2）主要工艺参数

脱附液用量：10倍吸附剂的用量

浸泡时间：15h

超声发生器的声强：0.5W/cm2

超声发生器的频率：60kHz

超声时间：50min

再生结果：环糊精吸附剂处理废水的效率由第一次使用去除率为94%，降低为再生后处理废水的效率为84%，再生后处理效率降低为10%。

本发明提供一种水处理中超声辅助吸附剂再生方法，操作方式简单，工艺简短，在超声辅助条件下，缩短吸附剂再生时间和提高吸附剂再生效率，每次再生后处理效率仅降低为2～10%，并实现多次循环利用和重复使用效果达到最好的目的，产生较好的社会效益和环境效益。

Claims

1.一种水处理环糊精吸附剂再生方法，包括：预处理步骤和再生步骤，在所述预处理步骤，将环糊精吸附剂加入到含酚废水中，当吸附达到平衡时，将该废水通过过滤器进行过滤，过滤所得滤出物置于容器中，其特征在于：

在所述的浸泡步骤，向装有所述滤出物的容器内加入环糊精吸附剂用量的5～10倍的脱附液，浸泡经首次过滤所得的滤出物，浸泡时间10～15h；

在所述超声处理步骤，调整超声发生器声强在0.01～0.5W/cm²，超声发生器频率范围为5～60kHz，超声处理时间15～50min。

2.根据权利要求1所述的一种水处理环糊精吸附剂再生方法，其特征在于，所述的环糊精吸附剂选自α-、β-、γ-环糊精、通过交联、聚合方法修饰的环糊精中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种水处理环糊精吸附剂再生方法，其特征在于，所述的环糊精吸附剂的用量为每升废水中加入0.05g～1g。

4.根据权利要求1所述的一种水处理环糊精吸附剂再生方法，其特征在于，所述的脱附液选自甲醇和乙醇之一种。

5.根据权利要求1所述的一种水处理环糊精吸附剂再生方法，其特征在于，所述的脱附液置于蒸馏装置中，将污染物和脱附液分离，所述脱附液循环使用。