CN105329972A - 一种秸秆复合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理材料领域，涉及一种秸秆复合材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将改性硅藻土、改性氧化铝复合到氨化秸秆的孔道中，具体工艺包括秸秆洗净、氨化、硅藻土改性、氧化铝改性以及复合材料制备等。本发明具有以下优点：用甲壳素将硅藻土及氧化铝固定至秸秆中，既能发挥秸秆密度轻、比表面积大的特性，又能利用硅藻土及氧化铝对靛蓝吸附能力强的优点与硅藻土及氧化铝粉体相比，复合材料避免了硅藻土及氧化铝粉体团聚结块、靛蓝吸附力降低的问题，又能避免吸附靛蓝染料的硅藻土及氧化铝难以回收，引发二次污染的问题。

Description

一种秸秆复合材料的制备方法

技术领域

本发明属于水处理材料技术领域，具体涉及一种去除印染废水中3,3′-二氧-2,2′-联吲哚基-5,5′-二磺酸二钠盐的秸秆复合材料的制备方法。

背景技术

用于印染废水处理的主要方法有物化法、生化法、化学法以及几种工艺结合的处理方法，而废水处理中的预处理主要是为了改善废水水质，去除悬浮物及可直接沉降的杂质，调节废水水质及水量、降低废水温度等，提高废水处理的整体效果，确保整个处理系统的稳定性，因此预处理在印染废水处理中具有极其重要的地位。印染行业是工业废水排放大户，据不完全统计，全国印染废水每天排放量为3×10⁶～4×10⁶m³。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水。根据纺织印染行业自身的特点，印染废水的处理，应尽量采用重复回用和综合利用措施，与纺织印染生产工艺改革相结合，尽量减少水\碱以及其它印染助剂的用量，对废水中的染料、桨料进行回收。对含有还原染料和分散染料污水，可采用超滤技术将非水溶性染料颗粒回收使用，通过以上这些生产技术的革新，可以有效减少纺织印染行业的污染物排放量。

靛蓝，又名食品蓝1号、食用青色2号、食用蓝、酸性靛蓝、硬化靛蓝，为水溶性非偶氮类着色剂。化学名称3,3′-二氧-2,2′-联吲哚基-5,5′-二磺酸二钠盐，分子式C₁₆H₈N₂Na₂O₈S₂，相对分子质量466.36。靛蓝类色素是人类所知最古老的色素之一，广泛用于食品、医药和印染工业。

硅藻土的化学成分主要是SiO₂，含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等和有机质。硅藻土处理城市污水技术是一项物化法污水处理技术，高效的改性硅藻土污水处理剂是该技术的关键，此基础上配合的工艺流程和工艺设施，该技术可实现高效、稳定而又廉价地处理城市的目的，但由于这是一项新技术，在理论和实际工程应用都还存在一些问题有待解决。

本发明的创造性在于：（1）秸秆/甲壳素/硅藻土/氧化铝复合材料是一种新型水处理材料，作为环保材料功能开发潜力巨大；（2）用甲壳素将改性硅藻土及改性氧化铝固定至氨化秸秆中，制备秸秆复合材料的制备工艺未见文献报道；（3）无论与硅藻土、氧化铝粉体相比，还是秸秆材料相比，复合材料的物质形态、成分结构、水处理效率等性能均具备突出的实质性特点和显著的进步。

发明内容

本发明属于水处理材料领域，涉及一种去除印染废水中3,3′-二氧-2,2′-联吲哚基-5,5′-二磺酸二钠盐（靛蓝）的秸秆复合材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将改性硅藻土、改性氧化铝复合到氨化秸秆的孔道中，具体工艺包括秸秆洗净、氨化、硅藻土改性、氧化铝改性以及复合材料制备等。本发明制备的秸秆复合材料具有以下优点：（1）用甲壳素将硅藻土及氧化铝固定至秸秆中，既能发挥秸秆密度轻、比表面积大的特性，又能利用了硅藻土及氧化铝对靛蓝吸附能力强的优点；（2）与硅藻土及氧化铝粉体相比，复合材料避免了硅藻土及氧化铝粉体团聚结块、靛蓝吸附力降低的问题，又能避免吸附靛蓝染料的硅藻土及氧化铝难以回收，引发二次污染的问题；（3）与秸秆相比，复合材料大幅度的提高了靛蓝染料的饱和吸附量，又能避免水处理过程中水流不畅的问题。复合材料可用于印染废水处理，市场前景广阔。

本发明提出的去除印染废水中靛蓝的秸秆复合材料的制备方法，其特征在于：

1）清洁秸秆：将秸秆漂洗、烘干；其中秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆之一种；

2）秸秆氨化：将清洁后的秸秆置于氨化溶液中，于40~60℃放置2小时，漂洗、烘干；其中氨化溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：氨水浓度5~10g/L，水合肼浓度5~10g/L，尿素浓度5~10g/L，磷酸二氢铵浓度5~10g/L；

3）硅藻土改性：将硅藻土置于丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液中，搅拌3小时，过滤，于90℃干燥9小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的硅藻土；其中丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液中丙烯酸的质量浓度为10~30%，偶氮二异丁腈的质量浓度为0.1~0.3%；

4）氧化铝改性：将氧化铝置于十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液中，搅拌6小时，过滤，于120℃干燥6小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的氧化铝；其中十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液中十二烷基苯磺酸的质量浓度为5~10%，双氧水的质量浓度为1~3%；

5）复合材料制备：将甲壳素溶于醋酸中，依次加入氨化秸秆、改性硅藻土、改性氧化铝，搅拌3小时，混合物置于干燥箱中，于120℃干燥3小时，得秸秆复合材料；其中各种物料的重量比为：氨化秸秆/改性硅藻土/改性氧化铝/甲壳素/醋酸=2/1/1/1/5。

将上述秸秆复合材料置于含靛蓝的印染废水中，调节溶液pH值为5~6，于25℃吸附4小时，废水中靛蓝的浓度为10~100mg/L，吸附完毕，过滤；通过检测溶液中残留的靛蓝量，得出秸秆复合材料的靛蓝吸附量。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明

实施例1

将麦秸秆用自来水洗净，烘干。

将氨水、水合肼、尿素、磷酸二氢铵溶于去离子水中，氨水浓度为5g/L，水合肼浓度为5g/L，尿素浓度为5g/L，磷酸二氢铵浓度为5g/L，得氨化溶液。

将50g洗净的麦秸秆置于500mL氨化溶液中，于40℃放置2小时，漂洗、烘干，得氨化的麦秸秆。

将丙烯酸、偶氮二异丁腈溶于去离子水中，丙烯酸的质量浓度为10%，偶氮二异丁腈的质量浓度为0.1%，得丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液。

将100g硅藻土置于500mL丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液中，搅拌3小时，过滤，于90℃干燥9小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的硅藻土。

将十二烷基苯磺酸、双氧水溶于去离子水中，十二烷基苯磺酸的质量浓度为5%，双氧水的质量浓度为1%，得十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液。

将100g氧化铝置于500mL十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液中，搅拌6小时，过滤，于120℃干燥6小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的氧化铝。

将10g甲壳素溶于50g醋酸中，依次加入20g氨化麦秸秆、10g改性硅藻土、10g改性氧化铝，搅拌3小时，置于干燥箱中，于120℃干燥3小时，得麦秸秆复合材料。

将上述100g秸秆复合材料置于含靛蓝的印染废水中，调节溶液pH值为5~6，于25℃吸附4小时，废水中靛蓝的浓度为10mg/L，吸附完毕，过滤；通过检测溶液中残留的靛蓝量，得出秸秆复合材料的靛蓝吸附量为330mg/g。

实施例2

将稻秸秆用自来水洗净，烘干。

将氨水、水合肼、尿素、磷酸二氢铵溶于去离子水中，氨水浓度为10g/L，水合肼浓度为10g/L，尿素浓度为10g/L，磷酸二氢铵浓度为10g/L，得氨化溶液。

将50g洗净的稻秸秆置于500mL氨化溶液中，于60℃放置2小时，漂洗、烘干，得氨化的稻秸秆。

将丙烯酸、偶氮二异丁腈溶于去离子水中，丙烯酸的质量浓度为30%，偶氮二异丁腈的质量浓度为0.3%，得丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液。

将100g硅藻土置于500mL丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液中，搅拌3小时，过滤，于90℃干燥9小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的硅藻土。

将十二烷基苯磺酸、双氧水溶于去离子水中，十二烷基苯磺酸的质量浓度为10%，双氧水的质量浓度为3%，得十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液。

将100g氧化铝置于500mL十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液中，搅拌6小时，过滤，于120℃干燥6小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的氧化铝。

将10g甲壳素溶于50g醋酸中，依次加入20g氨化稻秸秆、10g改性硅藻土、10g改性氧化铝，搅拌3小时，置于干燥箱中，于120℃干燥3小时，得稻秸秆复合材料。

将上述100g秸秆复合材料置于含靛蓝的印染废水中，调节溶液pH值为5~6，于25℃吸附4小时，废水中靛蓝的浓度为100mg/L，吸附完毕，过滤；通过检测溶液中残留的靛蓝量，得出秸秆复合材料的靛蓝吸附量为392mg/g。

实施例3

将玉米秸秆用自来水洗净，烘干。

将氨水、水合肼、尿素、磷酸二氢铵溶于去离子水中，氨水浓度为5g/L，水合肼浓度为10g/L，尿素浓度为5g/L，磷酸二氢铵浓度为10g/L，得氨化溶液。

将50g洗净的玉米秸秆置于500mL氨化溶液中，于50℃放置2小时，漂洗、烘干，得氨化的玉米秸秆。

将丙烯酸、偶氮二异丁腈溶于去离子水中，丙烯酸的质量浓度为20%，偶氮二异丁腈的质量浓度为0.2%，得丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液。

将100g硅藻土置于500mL丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液中，搅拌3小时，过滤，于90℃干燥9小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的硅藻土。

将十二烷基苯磺酸、双氧水溶于去离子水中，十二烷基苯磺酸的质量浓度为8%，双氧水的质量浓度为2%，得十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液。

将100g氧化铝置于500mL十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液中，搅拌6小时，过滤，于120℃干燥6小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的氧化铝。

将10g甲壳素溶于50g醋酸中，依次加入20g氨化玉米秸秆、10g改性硅藻土、10g改性氧化铝，搅拌3小时，置于干燥箱中，于120℃干燥3小时，得玉米秸秆复合材料。

将上述100g秸秆复合材料置于含靛蓝的印染废水中，调节溶液pH值为5~6，于25℃吸附4小时，废水中靛蓝的浓度为40mg/L，吸附完毕，过滤；通过检测溶液中残留的靛蓝量，得出秸秆复合材料的靛蓝吸附量为311mg/g。

实施例4

将油菜秸秆用自来水洗净，烘干。

将氨水、水合肼、尿素、磷酸二氢铵溶于去离子水中，氨水浓度为6g/L，水合肼浓度为7g/L，尿素浓度为8g/L，磷酸二氢铵浓度为9g/L，得氨化溶液。

将50g洗净的油菜秸秆置于500mL氨化溶液中，于45℃放置2小时，漂洗、烘干，得氨化的油菜秸秆。

将丙烯酸、偶氮二异丁腈溶于去离子水中，丙烯酸的质量浓度为25%，偶氮二异丁腈的质量浓度为0.3%，得丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液。

将100g硅藻土置于500mL丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液中，搅拌3小时，过滤，于90℃干燥9小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的硅藻土。

将十二烷基苯磺酸、双氧水溶于去离子水中，十二烷基苯磺酸的质量浓度为6%，双氧水的质量浓度为1%，得十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液。

将100g氧化铝置于500mL十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液中，搅拌6小时，过滤，于120℃干燥6小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的氧化铝。

将10g甲壳素溶于50g醋酸中，依次加入20g氨化油菜秸秆、10g改性硅藻土、10g改性氧化铝，搅拌3小时，置于干燥箱中，于120℃干燥3小时，得油菜秸秆复合材料。

将上述100g秸秆复合材料置于含靛蓝的印染废水中，调节溶液pH值为5~6，于25℃吸附4小时，废水中靛蓝的浓度为80mg/L，吸附完毕，过滤；通过检测溶液中残留的靛蓝量，得出秸秆复合材料的靛蓝吸附量为321mg/g。

Claims (1)

1.一种去除印染废水中3,3′-二氧-2,2′-联吲哚基-5,5′-二磺酸二钠盐的秸秆复合材料的制备方法，其特征在于：

1）清洁秸秆：将秸秆漂洗、烘干；其中秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆之一种；

2）秸秆氨化：将清洁后的秸秆置于氨化溶液中，于40~60℃放置2小时，漂洗、烘干；其中氨化溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：氨水浓度5~10g/L，水合肼浓度5~10g/L，尿素浓度5~10g/L，磷酸二氢铵浓度5~10g/L；

3）硅藻土改性：将硅藻土置于丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液中，搅拌3小时，过滤，于90℃干燥9小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的硅藻土；其中丙烯酸/偶氮二异丁腈混合水溶液中丙烯酸的质量浓度为10~30%，偶氮二异丁腈的质量浓度为0.1~0.3%；

4）氧化铝改性：将氧化铝置于十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液中，搅拌6小时，过滤，于120℃干燥6小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的氧化铝；其中十二烷基苯磺酸/双氧水混合水溶液中十二烷基苯磺酸的质量浓度为5~10%，双氧水的质量浓度为1~3%；

5）复合材料制备：将甲壳素溶于醋酸中，依次加入氨化秸秆、改性硅藻土、改性氧化铝，搅拌3小时，混合物置于干燥箱中，于120℃干燥3小时，得秸秆复合材料；其中各种物料的重量比为：氨化秸秆/改性硅藻土/改性氧化铝/甲壳素/醋酸=2/1/1/1/5。