CN106732465A - 一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，由下列重量份的原料制备制成：伊蒙混层粘土原矿100‑110、盐酸适量、十六烷基三甲基溴化铵25‑27、去离子水适量、六水合三氯化铁19‑20、吡咯2.1‑2.3、干剑麻纸浆3‑3.3、无水乙醇适量、聚木糖5‑5.5、片状氢氧化钠10‑11、氯乙酸钠20‑22、硫酸适量。本发明制备的产品在水中具有良好的分散性，能有效除去染料废水中的甲基橙，且吸附性能高、吸附稳定，工艺便于工业控制，提高了染料废水的处理效率。

Description

一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂
技术领域
本发明涉及染料废水处理技术领域，尤其涉及一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂。
背景技术
染料废水是指在纺织工业或染料工业加工处理过程中产生的混合有色废水，具有排放量大、酸碱度高、色度深、物质浓度高、难生物降解等特点，是最难处理的工业废水之一，研究经济有效的染料废水深度处理技术具有很大的现实意义。目前，工业上处理染料废水的方法有化学混凝法、吸附法、氧化法、膜分离技术、电化学法、微生物处理法等。而这些方法中有些方法反应条件苛刻、设备要求较高、经济成本高等问题，难以大规模的应用。其中吸附法由于处理工艺简便，吸附材料原料简单易得，来源广泛，对环境无害等优点被广泛用于广泛用于有机废水、重金属废水、染料废水处理等方面。偶氮染料和蒽醌染料是染料中种类最多的两类，分别占染料种类的70%和15%，其中甲基橙就是偶氮染料。甲基橙染料是印染废水中典型的有机物污染，在印染过程中会随着废液进入水循环中，对环境造成污染。
活性白土是以黏土矿物（通常是膨润土）为原料，经酸活化处理制得的具有微孔网络结构、比表面积较大、吸附性和脱色能力较强的一种吸附剂。传统膨润土的酸活化过程分为湿法、干法和半干法三类。湿法工艺酸用量大，产生大量的废酸废水，且干燥能耗高；干法工艺存在酸活化不均匀，产品质量不高的缺点。《伊/蒙混层粘土半干法盐酸活化制备活性白土》一文中采用半干法盐酸活化工艺对伊/蒙混层粘土进行活化改性，分别对盐酸用量、盐酸浓度、熟化温度进行了工艺优化，得到在盐酸浓度为6% 、盐酸用量为粘土质量的30% 、盐酸喷雾加料、熟化温度为40℃、熟化时间24 h的条件下，产品活性度最高，于市售普通白土进行混合时，进一步提高了产品的脱色率，同时降低了生产成本。但是本发明采用半干法进行活化后放入保温箱中熟化24小时，生产效率低，且能耗大，需要对处理方式进行改性；同时由于制得的产品用于印染废水甲基橙的吸附脱色，需要进一步提高活性白土在液体中的悬浮性，以满足应用的需求。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，由下列重量份的原料制备制成：伊蒙混层粘土原矿100-110、盐酸适量、十六烷基三甲基溴化铵25-27、去离子水适量、六水合三氯化铁19-20、吡咯2.1-2.3、干剑麻纸浆3-3.3、无水乙醇适量、聚木糖5-5.5、片状氢氧化钠10-11、氯乙酸钠20-22、硫酸适量。
所述一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，由以下具体步骤制备而成：
（1）将伊蒙混层粘土原矿进行初步处理，粉碎过200目筛待用；将十六烷基三甲基溴化铵溶于40-45倍量的去离子水中，加入上述粉碎后的伊蒙混层粘土，室温下以1000-1200转/分的速度搅拌4-5小时，离心分离，放入烘箱中以60-80℃烘干，过200目筛，得到有机改性伊蒙混层粘土待用；将上述有机改性伊蒙混层粘土放入反应釜中，边搅拌边滴加0.3-0.35倍量的盐酸，然后将其放入微波炉中活化反应30-40秒后取出，放入烘箱中以100-110℃干燥3-4小时，研磨成粉状，得到有机改性活化伊蒙混层粘土；
（2）将六水合三氯化铁加入15-16倍量的盐酸中，磁力搅拌30-40分钟后加入干剑麻纸浆，继续搅拌直至分散均匀后向体系中滴加吡咯，以120-150转/分的速度常温搅拌反应4-5小时，停止反应后用用去离子水和无水乙醇交替清洗直至滤液澄清，将滤饼放入烘箱中以55-60℃下干燥18-24小时，冷却后取出，得到聚吡咯纸浆复合材料；
（3）将聚木糖溶于20-22倍量的去离子水中，然后加入片状氢氧化钠，搅拌至充分溶解后缓慢加入氯乙酸钠，加热至60-65℃搅拌反应2-3小时后终止反应，冷却至室温后加入硫酸调节溶液pH至中性，然后向所得溶液中加入4-5倍量的无水乙醇进行沉析，离心分离，出去上清液，将沉淀放入真空干燥箱中以40-50℃下干燥3-4得到羧甲基改性聚木糖；
（4）将步骤（1）（2）（3）得到的产物混合，搅拌分散均匀即得。
所述的一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，盐酸为质量浓度为6%的盐酸。
所述的一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，硫酸为1mol/L的硫酸。
所述的一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂的制备方法，步骤（1）中所述伊蒙混层粘土原矿的初步处理包括首先将伊蒙混层粘土原矿破碎至平均粒径小于20目的颗粒，然后在烘箱中以150-250℃的温度烘干，再经粉碎机粉碎成200目的粉末。
本发明的优点是：本发明首先利用十六烷基三甲基溴化铵对伊蒙混层粘土进行季铵盐有机改性，与插层进行反应，使得伊蒙混层粘土的zeta电位增大，提高了悬浮稳定性，再利用盐酸对其进行半干法微波活化，大大缩短了活化周期，提高了生产效率，减少了盐酸的使用量，同时活化后的伊蒙混层粘土颗粒中杂质被去除，孔道被疏通，比表面积增大，吸附性能得到提高。
本发明以剑麻纸浆为基体材料，通过原位化学氧化反应将吡咯、六水合氯化铁制成聚吡咯纸浆复合材料，具有一定的导电性，同时剑麻纸浆在聚吡咯的聚合过程中起到良好的分散作用，聚吡咯均匀的分散在剑麻微晶的表面，形成与甲基橙废水中亚硫酸根的静电作用活性位点，从而提高了吸附作用，同时剑麻纸浆作为天然纤维也具有良好的吸附效果；本发明还添加了羧甲基改性的聚木糖，羧酸根能够与染料废水发生脱色反应，进一步提高了脱色率。
本发明制备的产品在水中具有良好的分散性，能有效除去染料废水中的甲基橙，且吸附性能高、吸附稳定，工艺便于工业控制，提高了染料废水的处理效率。
具体实施方式
一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，由下列重量份（公斤）的原料制备制成：伊蒙混层粘土原矿100、质量浓度为6%的盐酸适量、十六烷基三甲基溴化铵25、去离子水适量、六水合三氯化铁19、吡咯2.1、干剑麻纸浆3、无水乙醇适量、聚木糖5、片状氢氧化钠10、氯乙酸钠20、1mol/L的硫酸硫酸适量。
所述一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，由以下具体步骤制备而成：
（1）首先将伊蒙混层粘土原矿破碎至平均粒径为15目的颗粒，然后在烘箱中以200℃的温度烘干，再经粉碎机粉碎成 200目的粉末待用；将十六烷基三甲基溴化铵溶于40倍量的去离子水中，加入上述粉碎后的伊蒙混层粘土，室温下以1000转/分的速度搅拌4小时，离心分离，放入烘箱中以65℃烘干，过200目筛，得到有机改性伊蒙混层粘土待用；将上述有机改性伊蒙混层粘土放入反应釜中，边搅拌边滴加0.3倍量的浓度为6wt%的盐酸，直至滴加完全，然后将其放入微波炉中以480W的功率活化反应30秒后取出，放入烘箱中以100℃干燥3小时，研磨成粉状，得到有机改性活化伊蒙混层粘土；
（2）将六水合三氯化铁加入15倍量的质量浓度为6%的盐酸中，磁力搅拌30分钟后加入干剑麻纸浆，继续搅拌直至分散均匀后向体系中滴加吡咯，以120转/分的速度常温搅拌反应4小时，停止反应后用用去离子水和无水乙醇交替清洗直至滤液澄清，将滤饼放入烘箱中以55℃下干燥18小时，冷却后取出，得到聚吡咯纸浆复合材料；
（3）将聚木糖溶于20倍量的去离子水中，然后加入片状氢氧化钠，搅拌至充分溶解后缓慢加入氯乙酸钠，加热至60℃搅拌反应2小时后终止反应，冷却至室温后加入1mol/L的硫酸调节溶液pH至中性，然后向所得溶液中加入4倍量的无水乙醇进行沉析，离心分离，出去上清液，将沉淀放入真空干燥箱中以40℃下干燥3得到羧甲基改性聚木糖；
（4）将步骤（1）（2）（3）得到的产物混合，搅拌分散均匀即得。

Claims (5)

1.一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：伊蒙混层粘土原矿100-110、盐酸适量、十六烷基三甲基溴化铵25-27、去离子水适量、六水合三氯化铁19-20、吡咯2.1-2.3、干剑麻纸浆3-3.3、无水乙醇适量、聚木糖5-5.5、片状氢氧化钠10-11、氯乙酸钠20-22、硫酸适量。
2.根据权利要求1所述一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，其特征在于，由以下具体步骤制备而成：
（1）将伊蒙混层粘土原矿进行初步处理，粉碎过200目筛待用；将十六烷基三甲基溴化铵溶于40-45倍量的去离子水中，加入上述粉碎后的伊蒙混层粘土，室温下以1000-1200转/分的速度搅拌4-5小时，离心分离，放入烘箱中以60-80℃烘干，过200目筛，得到有机改性伊蒙混层粘土待用；将上述有机改性伊蒙混层粘土放入反应釜中，边搅拌边滴加0.3-0.35倍量的盐酸，然后将其放入微波炉中活化反应30-40秒后取出，放入烘箱中以100-110℃干燥3-4小时，研磨成粉状，得到有机改性活化伊蒙混层粘土；
（2）将六水合三氯化铁加入15-16倍量的盐酸中，磁力搅拌30-40分钟后加入干剑麻纸浆，继续搅拌直至分散均匀后向体系中滴加吡咯，以120-150转/分的速度常温搅拌反应4-5小时，停止反应后用用去离子水和无水乙醇交替清洗直至滤液澄清，将滤饼放入烘箱中以55-60℃下干燥18-24小时，冷却后取出，得到聚吡咯纸浆复合材料；
（3）将聚木糖溶于20-22倍量的去离子水中，然后加入片状氢氧化钠，搅拌至充分溶解后缓慢加入氯乙酸钠，加热至60-65℃搅拌反应2-3小时后终止反应，冷却至室温后加入硫酸调节溶液pH至中性，然后向所得溶液中加入4-5倍量的无水乙醇进行沉析，离心分离，出去上清液，将沉淀放入真空干燥箱中以40-50℃下干燥3-4得到羧甲基改性聚木糖；
（4）将步骤（1）（2）（3）得到的产物混合，搅拌分散均匀即得。
3.根据权利要求1所述的一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，其特征在于，所述的盐酸为质量浓度为6%的盐酸。
4.根据权利要求1所述的一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂，其特征在于，所述的硫酸为1mol/L的硫酸。
5.根据权利要求2所述的一种高效吸附甲基橙染料的复合型水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述伊蒙混层粘土原矿的初步处理包括首先将伊蒙混层粘土原矿破碎至平均粒径小于20目的颗粒，然后在烘箱中以150-250℃的温度烘干，再经粉碎机粉碎成200目的粉末。
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