CN106957100A - 一种碱性染料碱性棕g废水快速还原降解的方法 - Google Patents

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Abstract

一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法，属于纳米材料及染料废水处理领域。室温条件下以紫苏籽提取液作为稳定剂制备纳米零价铁(紫苏籽‑纳米零价铁)，在悬浮液状态下即可用于快速还原降解碱性染料碱性棕G，紫苏籽‑纳米零价铁悬浮液的剂量为0.5‑2.5g/L，降解染料废水的pH范围为2～10，浓度范围为50‑1000mg/L，对50mg/L的BBG染料在15min内有95.49％以上的脱色率，对250mg/L以上浓度的BBG染料在35min内达到98.92％以上的脱色率，对环境适应性强，降解效率高。方法简单快捷，能在短时间内达到染料脱色、降解、去除染料有机污染物的目的。

Description

一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法
技术领域
本发明属于染料废水的快速还原降解的处理方法领域，具体涉及的是一种利用紫苏籽提取液绿色合成的纳米零价铁悬浮液快速还原降解废水中染料的应用。
背景技术
在传统的印染工业中，染料废水具有很强的可见性而影响水体的透明度和阳光透射率。同时染料废水因其光、热稳定性和难生物降解性以及降解产物具有毒性和致癌性等特点而备受关注。在典型的印染过程中，会有大约10-15％的染料随着废水排放，造成染料废水的污染。碱性棕G(Bismarck Brown G(BBG))是一种碱性染料，具有色泽鲜艳，有暗红色的荧光，着色力很强，多用于微生物组织器官的细胞染色以及染料工业的染色。一旦碱性棕G染料废水排入水体中，会严重影响水体的透光率以及水体与空气氧气交换率，威胁水体中动植物的生长，从而造成环境污染与生态破坏，因此碱性染料碱性棕G废水亟需高效的降解处理。
传统的染料废水处理方法包括吸附法、超滤、化学絮凝、离子交换等方法虽然能有效去除废水中的染料，但是这些方法没有对染料分子进行降解，只是把污染物由液相转移到固相，对污染物产生了富集作用，如果处理不当，还会造成二次污染。而一般的高级氧化法对设备的要求的会比较高，往往需要耐高温、高压和耐腐蚀性，且其应用的成本也会相对较高。因此需要开发研究简单易行、反应条件温和的，成本较低的染料降解方式，提高对染料的降解效率。
自从发现可以利用铁屑对水体进行原位修复之后，用零价铁(ZVI)还原水体中污染物的技术得到迅速发展。ZVI具有廉价快速易得等优势，而广泛应用于还原修复氯代烃、含氯有机物、含氮有机物和重金属等污染物，同时也是可渗透反应墙(PRBs)技术中常用的介质之一。随着纳米技术的不断发展，NZVI因其具有比ZVI更大的比表面积和反应活性，相比于普通的ZVI，能更加快速持久彻底地降解水体中的有机污染物而得到越来愈多的关注。对于NZVI颗粒来说，已经有报道说明NZVI的团聚性和稳定性是影响其使用的重要因素。裸露的NZVI因其极容易团聚而失去活性，所以在还原反应制备NZVI的过程中，往往需要加入表面改性剂，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羧甲基纤维素(CMC)、四氢呋喃(THF)等对单质铁粒子进行改性，增强其分散性，防止团聚，从而合成表面改性的纳米零价铁，但化学试剂的使用提高了合成成本，且对环境有害。而利用紫苏籽提取液取代PVP、CMC、THF等化学物质作为表面改性剂合成纳米零价铁的方法是可行的。公开号为CN104174870A是高景峰等人申请的专利，其中提到利用葡萄籽提取液作为表面改性剂合成NZVI并应用于活性艳红K-2G和活性艳蓝KN-R两种活性染料的降解的方法，该方法中所涉及葡萄籽与本发明使用的紫苏籽在结构组成上有着本质区别，制备步骤明显简化的同时并不影响合成的紫苏籽-纳米零价铁的应用效果，具有明显的进步性，此外公开号为CN104174870A的专利中降解的两种染料都属于活性染料。根据染料的性质、应用于染料与被染物质的结合形式等，染料可以分为酸性染料、碱性染料、中性染料、直接染料、活性染料、分散染料、媒介染料等。在本发明之前，并没有发现利用纳米零价铁快速还原降解碱性染料的报道。
本发明利用紫苏籽绿色合成的纳米零价铁还原降解碱性染料，扩宽了绿色合成纳米零价铁的材料选择，简化了其合成步骤，开拓了碱性染料废水处理的新方法和新思路，为快速、彻底地降解碱性染料废水提供了方向，为有效防止碱性染料废水污染提供了切实可行的办法，具有广泛的应用意义。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种碱性染料的快速还原降解的方法，具体是利用紫苏籽绿色合成的纳米零价铁悬浮液还原降解碱性染料。该方法首次利用紫苏籽绿色合成纳米零价铁，并在常温常压条件下震荡快速还原降解碱性染料碱性棕G，方法简单快捷，能在短时间内达到染料脱色、降解、去除染料有机污染物的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提出了一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法，其特征在于，包括，
日晒风干紫苏籽粉碎后，以2g/L的标准配置紫苏籽溶液，进行超声，优选超声功率为50W的条件下超声15min后，用滤纸(优选中速滤纸)过滤，得到紫苏籽提取液，将紫苏籽提取液与浓度为0.1mol/L可溶性二价铁盐溶液混合，紫苏籽提取液在总的混合液中的质量百分含量为2％，以Fe2+:BH4 -的摩尔比例为1:2的条件缓慢加入硼氢化物溶液搅拌至无气泡产生，得到紫苏籽表面改性的纳米零价铁或紫苏籽-纳米零价铁悬浮液；在室温条件下，将所述的紫苏籽-纳米零价铁悬浮液投加到碱性染料碱性棕G废水中，震荡，使染料废水脱色、降解。
所述紫苏籽-纳米零价铁是悬浮液，直接应用于染料废水脱色降解的剂量为0.5-2.5g/L。
所述的一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法，其特征在于：所述染料废水pH值为2-10，染料浓度为50-1000mg/L。
与已有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法，优化了利用紫苏籽绿色合成纳米零价铁的过程，使其更加快捷简便地制备效果良好的紫苏籽-纳米零价铁，扩宽了绿色合成领域的材料选择范围，成本低，对环境友好。
2、本发明所述的一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法，直接利用紫苏籽-纳米零价铁悬浮液进行碱性染料碱性棕G废水的快速还原降解，无需冻干，减少了设备要求以及大大缩短了时间。
3、本发明所述的一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法，对50mg/L的BBG染料在15min内有95.49％以上的脱色率，对250mg/L以上浓度的BBG染料在35min内达到98.92％以上的脱色率，且在各种pH条件下均有较好的降解效果，对环境适应性强，证明了纳米零价铁应用于碱性染料快速还原降解的可行性。
附图说明
图1为实施例1中一种利用紫苏籽绿色合成纳米零价铁降解废水中碱性染料碱性棕G的降解曲线；
图2为实施例2中一种利用紫苏籽绿色合成纳米零价铁降解废水中碱性染料碱性棕G的降解曲线；
图3为实施例3中一种利用紫苏籽绿色合成纳米零价铁降解废水中碱性染料碱性棕G的降解曲线；
图4为实施例4中一种利用紫苏籽绿色合成纳米零价铁降解废水中碱性染料碱性棕G的降解曲线；
图5为实施例5中一种利用紫苏籽绿色合成纳米零价铁降解废水中碱性染料碱性棕G的降解曲线。
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，但本发明并不局限于实施例。
实施例1
日晒风干2h的紫苏籽粉碎后，以2g/L的标准配置紫苏籽溶液，超声功率为50W的条件下超声15min后，用中速滤纸过滤，得到紫苏籽提取液，将紫苏籽提取液以2％wt的质量分数与100mL的浓度为0.1mol/L可溶性二价铁盐溶液混合，以Fe2+:BH4 -的摩尔比例为1:2的条件缓慢加入硼氢化物溶液搅拌至无气泡产生，得到紫苏籽表面改性的纳米零价铁(紫苏籽-纳米零价铁)悬浮液。在室温条件下，将所述的紫苏籽-纳米零价铁以1g/L的剂量投加到100mL、pH＝2、含有500mg/L碱性染料碱性棕G废水中，震荡，使染料废水脱色、降解。
本实施例中，紫苏籽-纳米零价铁在25min内完成了对废水中碱性染料碱性棕G的还原降解，降解效率高达99.26％。图1为本实施例合成的紫苏籽-纳米零价铁对废水中碱性染料碱性棕G的降解曲线。
实施例2
日晒风干2h的紫苏籽粉碎后，以2g/L的标准配置紫苏籽溶液，超声功率为50W的条件下超声15min后，用中速滤纸过滤，得到紫苏籽提取液，将紫苏籽提取液以2％wt的质量分数与100mL浓度为0.1mol/L的可溶性二价铁盐溶液混合，以Fe2+:BH4 -的摩尔比例为1:2的条件缓慢加入硼氢化物溶液搅拌至无气泡产生，得到紫苏籽表面改性的纳米零价铁(紫苏籽-纳米零价铁)悬浮液。在室温条件下，将所述的紫苏籽-纳米零价铁以1.5g/L的剂量投加到100mL、pH＝4、含有250mg/L碱性染料碱性棕G废水中，震荡，使染料废水脱色、降解。
本实施例中，紫苏籽-纳米零价铁在22.5min内完成了对废水中碱性染料碱性棕G的还原降解，降解效率高达98.92％。图2为本实施例合成的紫苏籽-纳米零价铁对废水中碱性染料碱性棕G的降解曲线。
实施例3
日晒风干2h的紫苏籽粉碎后，以2g/L的标准配置紫苏籽溶液，超声功率为50W的条件下超声15min后，用中速滤纸过滤，得到紫苏籽提取液，将紫苏籽提取液以2％wt的质量分数与100mL的浓度为0.1mol/L可溶性二价铁盐溶液混合，以Fe2+:BH4 -的摩尔比例为1:2的条件缓慢加入硼氢化物溶液搅拌至无气泡产生，得到紫苏籽表面改性的纳米零价铁(紫苏籽-纳米零价铁)悬浮液。在室温条件下，将所述的紫苏籽-纳米零价铁以0.5g/L的剂量投加到100mL、pH＝6、含有50mg/L碱性染料碱性棕G废水中，震荡，使染料废水脱色、降解。
本实施例中，紫苏籽-纳米零价铁在15min内完成了对废水中碱性染料碱性棕G的还原降解，降解效率高达95.49％。图3为本实施例合成的紫苏籽-纳米零价铁对废水中碱性染料碱性棕G的降解曲线。
实施例4
日晒风干2h的紫苏籽粉碎后，以2g/L的标准配置紫苏籽溶液，超声功率为50W的条件下超声15min后，用中速滤纸过滤，得到紫苏籽提取液，将紫苏籽提取液以2％wt的质量分数与100mL浓度为0.1mol/L的可溶性二价铁盐溶液混合，以Fe2+:BH4 -的摩尔比例为1:2的条件缓慢加入硼氢化物溶液搅拌至无气泡产生，得到紫苏籽表面改性的纳米零价铁(紫苏籽-纳米零价铁)悬浮液。在室温条件下，将所述的紫苏籽-纳米零价铁以2g/L的剂量投加到100mL、pH＝8、含有750mg/L碱性染料碱性棕G废水中，震荡，使染料废水脱色、降解。
本实施例中，紫苏籽-纳米零价铁在27.5min内完成了对废水中碱性染料碱性棕G的还原降解，降解效率高达99.29％。图4为本实施例合成的紫苏籽-纳米零价铁对废水中碱性染料碱性棕G的降解曲线。
实施例5
日晒风干2h的紫苏籽粉碎后，以2g/L的标准配置紫苏籽溶液，超声功率为50W的条件下超声15min后，用中速滤纸过滤，得到紫苏籽提取液，将紫苏籽提取液以2％wt的质量分数与100mL浓度为0.1mol/L的可溶性二价铁盐溶液混合，以Fe2+:BH4 -的摩尔比例为1:2的条件缓慢加入硼氢化物溶液搅拌至无气泡产生，得到紫苏籽表面改性的纳米零价铁(紫苏籽-纳米零价铁)悬浮液。在室温条件下，将所述的紫苏籽-纳米零价铁以2.5g/L的剂量投加到100mL、pH＝10、含有1000mg/L碱性染料碱性棕G废水中，震荡，使染料废水脱色、降解。
本实施例中，紫苏籽-纳米零价铁在35min内完成了对废水中碱性染料碱性棕G的还原降解，降解效率高达99.47％。图5为本实施例合成的紫苏籽-纳米零价铁对废水中碱性染料碱性棕G的降解曲线。

Claims (4)

1.一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法，其特征在于，包括以下步骤：
日晒风干紫苏籽粉碎后，以2g/L的标准配置紫苏籽溶液，进行超声，用滤纸过滤，得到紫苏籽提取液，将紫苏籽提取液与浓度为0.1mol/L可溶性二价铁盐溶液混合，紫苏籽提取液在总的混合液中的质量百分含量为2％，以Fe2+:BH4 -的摩尔比例为1:2的条件缓慢加入硼氢化物溶液搅拌至无气泡产生，得到紫苏籽表面改性的纳米零价铁或紫苏籽-纳米零价铁悬浮液；在室温条件下，将所述的紫苏籽-纳米零价铁悬浮液投加到碱性染料碱性棕G废水中，震荡，使染料废水脱色、降解。
2.根据权利要求1所述的一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法，其特征在于，所述紫苏籽-纳米零价铁是悬浮液，直接应用于染料废水脱色降解的剂量为0.5-2.5g/L。
3.根据权利要求1所述的一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法，其特征在于，所述染料废水pH值为2-10，染料浓度为50-1000mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种碱性染料碱性棕G废水快速还原降解的方法，其特征在于，超声条件：超声功率为50W的条件下超声15min。
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