CN104815624A - 一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于环境材料的技术领域，公开了一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂及其制备方法与应用。所述方法为：(1)将甘蔗渣用水浸泡，去掉浸泡液，再加水浸没甘蔗渣，蒸煮，洗涤，烘干，粉碎，过筛，备用；(2)将无机钙盐配成Ca2+溶液，备用；(3)将步骤(2)中的Ca2+溶液加入到步骤(1)的甘蔗渣中，浸泡，洗涤，烘干，得到无机改性甘蔗渣的高效吸附剂。所述吸附剂的制备方法简单，原料来源丰富，价格低廉，实现了废物再利用；同时该吸附剂吸附效率高、吸附平衡时间短、吸附量大，主要应用于阴离子染料废水处理。

Description

一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于环境材料的技术领域，具体涉及一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂及其制备方法与应用。
背景技术
随着工业的迅速发展，特别是纺织印染行业的发展，工业废水越来越多，废水的处理难度系数也越来越大。在纺织印染行业中，染料废水含多种难降解的有机物，该有机物大部分为芳香化合物，并带有显色基团，具有很强的污染性。染料废水多呈酸性直接影响水体的pH值，并且染料废水的污染物组分复杂、含量高，色度、化学需氧量以及生物需氧量较高，染料废水处理难度较大。
目前，处理染料废水的方法有光催化氧化降解、电化学、膜分离技术、吸附法等等。其中光催化氧化降解，电化学方法以及膜分离技术虽然对染料废水的处理效果较好，而且去除率较稳定，但其操作较复杂，处理成本较高，不易在工业的废水处理中得到广泛地普及。而吸附方法由于具有操作简单，处理效率较高、成本相对较低等特点被大量采用。其中最常用的吸附方法为活性炭吸附，活性炭吸附对于阴离子染料废水具有一定的脱色效果，但活性炭对COD的去除率不高。因此，如何降低处理废水的操作难度、减少处理过程中的成本费用并具有较好的处理效果，这对于工业废水的处理，有着非常重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂。
本发明的另一目的在于提供上述高效吸附剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述高效吸附剂的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂，是通过将无机钙盐配成水溶液，并以此为改性剂改性处理甘蔗渣制备得到。
所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甘蔗渣用水浸泡，去掉浸泡液，再加水浸没甘蔗渣，蒸煮，洗涤，烘干，粉碎，过筛，备用；
(2)将钙盐配成Ca2+溶液，备用；
(3)将步骤(2)中的Ca2+溶液加入到步骤(1)的甘蔗渣中，浸泡，洗涤，烘干，得到无机改性甘蔗渣的高效吸附剂。
步骤(1)中所述浸泡时间为25-60min，所述蒸煮的温度为90-100℃；所述蒸煮时间为25-50min，所述洗涤次数为3-5次，所述烘干的温度为110-150℃，所述烘干的时间为12-18h。
步骤(2)中所述钙盐为氯化钙，所述Ca2+溶液的浓度为0.08-0.2mol/L。
步骤(3)中所述甘蔗渣与Ca2+溶液的质量体积比为1g：10mL，所述浸泡时间为18-36h，所述洗涤次数为2-4次，所述烘干的温度为120-150℃，所述烘干时间范为24-48h。
本发明所制备的无机改性甘蔗渣的高效吸附剂用于处理阴离子染料废水。
本发明以无机钙盐为改性剂，以纤维含量较高的甘蔗渣为有机骨架，无机钙盐在改性处理甘蔗渣时，钙离子与有机骨架上氧原子的孤对电子杂化，结合成新的基团，当溶液挥发时，氯离子结合到基团表面着位点，达到电中性，烘干后是电中性固体粉末；将吸附剂用于吸附阴离子染料时，吸附剂进入溶液中，其表面的氯离子游离到溶液中，吸附剂的正电荷较高，阴离子染料因正负电荷的强静电力作用而被吸附；另外，甘蔗渣经过蒸煮烘干处理，甘蔗渣中的孔隙结构增多，钙盐能较好的与甘蔗渣结合，从而使得本发明的吸附剂具有吸附效率高、吸附平衡时间短、吸附量大的特点。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
1、本发明的吸附剂是以无机氯化钙改性甘蔗渣制备得到，其制备方法简单，原料来源丰富，价格低廉，实现了废物再利用；
2、本发明的吸附剂在处理阴离子染料废水时，体现出多分子层吸附，该吸附剂对阴离子染料吸附效果好；
3、本发明的吸附剂对高浓度的阴离子染料废水处理效果好，在600mg/L的阴离子染料废水中，加入0.02g吸附剂后，其平衡吸附量为266.02mg/g。
附图说明
图1为实施例1制备的高效吸附剂吸附阴离子染料时平衡吸附浓度与平衡吸附量的关系图；
图2为实施例1制备的高效吸附剂吸附阴离子染料时阴离子染料浓度(原液浓度)对脱色率的影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂，通过以下方法制备得到：
(1)向装有甘蔗渣的容器中，缓慢加入水至完全浸没甘蔗渣，浸泡30min后，用倾侧法去掉水，再加入水浸没甘蔗渣，煮沸30min，冷却，用水洗涤3次，120℃烘干12h，粉碎并过筛200目，备用；
(2)用水将无机氯化钙，配成0.1mol/L氯化钙溶液，备用；
(3)将步骤(2)中的Ca2+溶液加入到步骤(1)中的甘蔗渣中，浸泡24h，洗涤3次，140℃烘干24h，得到无机改性甘蔗渣的高效吸附剂；其中甘蔗渣与氯化钙溶液的质量体积比为1g：10mL。
实施例2
一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂，通过以下方法制备得到：
(1)向装有甘蔗渣的容器中，缓慢加入水至完全浸没甘蔗渣，浸泡60min后，用倾侧法去掉水，再加入水浸没甘蔗渣，煮沸50min，冷却，用水洗涤2次，120℃烘干12h，粉碎并过筛200目，备用；
(2)用水将无机氯化钙，配成0.08mol/L氯化钙溶液，备用；
(3)将步骤(2)中的Ca2+溶液加入到步骤(1)中的甘蔗渣中，浸泡36h，洗涤3次，140℃烘干24h，，得到无机改性甘蔗渣的高效吸附剂；其中甘蔗渣与氯化钙溶液的质量体积比为1g:10mL。
实施例3
一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂，通过以下方法制备得到：
(1)向装有甘蔗渣的容器中，缓慢加入水至完全浸没甘蔗渣，浸泡25min后，用倾侧法去掉水，再加入水浸没甘蔗渣，煮沸25min，冷却，用水洗涤3次，120℃烘干12h，，粉碎并过筛200目，备用；
(2)用水将无机氯化钙，配成0.2mol/L氯化钙溶液，备用；
(3)将步骤(2)中的Ca2+溶液加入到步骤(1)中的甘蔗渣中，浸泡一天，洗涤3次，140℃烘干24h，得到无机改性甘蔗渣的高效吸附剂；其中甘蔗渣与氯化钙溶液的质量体积比为1g:10mL。
吸附剂处理阴离子染料废水效果测试：
1、直接桃红12B废水的处理
配制600mg/L的直接桃红模拟废水，稀释成浓度为60、120、180、240、300、360、420、480、540、600mg/L废水，取10mL废水，分别加入量为0.02g的实施例1制备的高效吸附材料，充分震荡5min，然后静置1.5h，取上层清液在10000r/min的转速下离心10min，在520nm吸收波长下测定其吸光度。吸附性能测试结果如表1所示，并作图，如图1，图2所示。
从表1，图1和图2可知，无机钙盐改性甘蔗渣制备的吸附剂明显属于几种吸附类型中多分子层吸附，这表明本发明制备的吸附剂在较高浓度的废水中将表现的更具优势，这一点，在图2的曲线走势中可以清楚看到。本发明制备的吸附剂具有如下优点：1.在高浓度的废水中，可以用较少量的吸附剂，获得较大量的染料吸附；2.成本的大幅度降低。
表1 吸附剂吸附性能的测定
2、多种阴离子染料废水处理
将0.02g的实施例1制备的吸附剂(氯化钙处理的)分别加入到10mL浓度为600mg/L的直接桃红12B模拟的废水、直接大红4BE的废水、直接枣红B的废水中，吸附性能测试结果如表2所示：
表2 吸附剂对不同染料吸附性能的测定
3、实施例2与实施例3制备的吸附剂吸附性能测试
(1)配制600mg/L的直接桃红12B模拟废水，稀释成浓度为60、120、180、240、300、360、420、480、540、600mg/L废水，取10mL废水，分别加入量为0.02g的实施例2制备的高效吸附材料，充分震荡5min，然后静置1.5h，取上层清液在10000r/min的转速下离心10min，在520nm吸收波长下测定其吸光度。吸附性能测试结果如表3所示：
表3 实施例2制备的吸附剂吸附性能的测定
(2)配制600mg/L的直接桃红12B模拟废水，稀释成浓度为60、120、180、240、300、360、420、480、540、600mg/L废水10mL，分别加入量为0.02g的实施例3制备的高效吸附材料，充分震荡5min，然后静置1.5h，取上层清液在10000r/min的转速下离心10min，在520nm吸收波长下测定其吸光度。吸附性能测试结果如表4所示：
表4 实施例3制备的吸附剂吸附性能的测定
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无机改性甘蔗渣的高效吸附剂的制备方法，其特征在于：所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂是通过将无机钙盐配成水溶液，并以此为改性剂改性处理甘蔗渣制备得到。
2.根据权利要求1所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂的制备方法，其特征在于：所述无机钙盐为氯化钙。
3.根据权利要求1所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂的制备方法，其特征在于：所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甘蔗渣用水浸泡，去掉浸泡液，再加水浸没甘蔗渣，蒸煮，洗涤，烘干，粉碎，过筛，备用；
(2)将无机钙盐配成Ca2+溶液，备用；
(3)将步骤(2)中的Ca2+溶液加入到步骤(1)的甘蔗渣中，浸泡，洗涤，烘干，得到无机改性甘蔗渣的高效吸附剂。
4.根据权利要求3所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述蒸煮的温度为90-100℃；所述蒸煮时间为25-50min。
5.根据权利要求3所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述浸泡时间为25-60min，所述洗涤次数为3-5次，所述烘干的温度为110-150℃，所述烘干的时间为12-18h。
6.根据权利要求3所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述Ca2+溶液的浓度为0.08-0.2mol/L。
7.根据权利要求3所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述甘蔗渣与Ca2+溶液的质量体积比为1g：10mL，所述浸泡时间为18-36h，所述洗涤次数为2-4次，所述烘干的温度为120-150℃，所述烘干时间为24-48h。
8.一种由权利要求1～7任一项所述制备方法制备得到的无机改性甘蔗渣的高效吸附剂。
9.根据权利要求8所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂的应用，其特征在于：所述无机改性甘蔗渣的高效吸附剂用于处理阴离子染料废水。
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