CN107522249A - 采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法 - Google Patents

采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107522249A
CN107522249A CN201710833943.6A CN201710833943A CN107522249A CN 107522249 A CN107522249 A CN 107522249A CN 201710833943 A CN201710833943 A CN 201710833943A CN 107522249 A CN107522249 A CN 107522249A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitrate ion
adsorption
waste water
biological matter
absorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710833943.6A
Other languages
English (en)
Inventor
杨金辉
康四军
戴漾泓
杨斌
罗慰祖
谢水波
王劲松
余怡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of South China
Original Assignee
University of South China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of South China filed Critical University of South China
Priority to CN201710833943.6A priority Critical patent/CN107522249A/zh
Publication of CN107522249A publication Critical patent/CN107522249A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C02F2101/163—Nitrates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法，首先采用紫外分光光度法来测定在低浓度硝酸根离子废水处理过程中的吸附剂投加量、吸附温度、pH值、吸附时间及初始浓度，然后对低浓度硝酸根离子废水进行处理。废水中的硝酸根离子浓度为2mg/L～60mg/L。将低浓度硝酸根离子废水的pH调至4.0～10.0，然后加入烟末生物质吸附剂进行吸附，烟末生物质吸附剂的投加量为2.4g/L～4.8g/L，吸附采用恒温摇床振荡吸附，恒温摇床的转速为150rmp，使其烟末生物质吸附剂与废水充分接触，吸附振荡时间为1.0h～4.0h，吸附温度为20℃～40℃，吸附结束后进行固液分离，过滤后废水中的硝酸根离子得到有效吸附处理，废水中的硝酸根离子量达到国家相关排放标准。

Description

采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是一种采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法。
背景技术
随着人类工农业生产活动的增加，会产生大量含有硝酸根离子的工业废水和生活废水，如果直接排放到湖泊、水库和海湾，会导致湖泊、水库和海湾等水体内的营养元素的大量富集，最终引起水质恶化，发生水体富营养化。硝酸根离子是水体中氮的重要组成部分，是环境监测必测项目之一。因此硝酸根离子的去除对于水体净化以及提高和改善水体水质有重要作用。
目前，处理废水中硝酸根离子的方法主要有化学催化法、离子交换法、膜分离法和吸附法等来去除硝酸根离子。化学催化法去除废水中硝酸根离子反应速度快，能适应不同的反应条件，易于运营管理，但是催化剂的活性和选择性难以控制，有可能由于氢化作用不完全形成亚硝酸根，或者由于氢化作用过强而形成氨气等副产物；离子交换法具有较成熟的经验，可有选择性的去除废水中硝酸根离子，但是所有的离子交换方法都需要对高浓度盐或酸再生，从而产生含有高浓度的硝酸根、硫酸根等废水，后续处理困难；膜分离法操作简单，能耗低，但对原水的水质要求高，常需与其他水处理技术联用；而吸附法主要是利用具有特殊的表面结构和孔隙度的材料来吸附去除废水中的硝酸根离子，其处理效率高，吸附材料廉价易得因而备受关注。
在卷烟生产过程中，会产生大量60目以下的烟末，还有废弃烟叶、烟叶下脚料、霉变烟叶及提取过烟碱或茄尼醇或烟草精油或绿原酸的烟草残渣。目前对这些废弃物一般都是做垃圾处理，焚烧或填埋，不仅对环境造成一定的污染，也造成了资源的浪费。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法。
本发明的技术方案是：采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法，包括以下步骤：
A、首先测定在低浓度硝酸根离子废水处理过程中烟末生物质吸附剂投加量、吸附温度、废水中的pH值、吸附时间及废水中的NO3 -初始浓度对硝酸根离子吸附效果的影响，来确定投加量、吸附温度、pH值、吸附时间及初始浓度，测定方法采用国标GB/T5750 5-2006《生活饮用水标准检验方法无机非金属指标》中的紫外分光光度法。
NO3 -吸附率及吸附量的计算：
吸附率（%）=（NO3 -初始浓度-NO3 -剩余浓度）/NO3 -初始浓度× 100%
吸附量（mg/g）=溶液体积×（NO3 -初始浓度-NO3 -剩余浓度）/物料干重
其具体操作过程如下：
一、烟末生物质吸附剂投加量的确定
取7份25m L KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，溶液原本pH 为6.68，分别加入烟末生物质吸附剂0.4 g/L、0.8 g/L、1.6 g/L、2.4 g/L、3.2 g/L、4 g/L、4.8 g/L，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10m L 清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05m L 0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量。
硝酸根离子的吸附率分别为14.21%、27.64%、53.06%、84.82%、94.35%、96.66%、96.38%。硝酸根离子的吸附量分别为1.066mg/g、2.073mg/g、3.979mg/g 、6.362mg/g 、7.077mg/g 、7.250mg/g 、7.228mg/g。
烟末生物质吸附剂表面具有许多空隙和官能团，为硝酸根提供了很多吸附位点，有利于硝酸根离子的吸附。硝酸根离子的吸附率和吸附量均随着烟末生物质吸附剂投加量的增大而增加，当投加量为4g/L时，硝酸根离子的吸附率达到最大值96.66%，同时吸附量达到最大值7.250mg/g。这是因为增加烟末生物质吸附剂的用量，使溶液中有效吸附官能团总量在增加，吸附位点也在增加。随后继续增大投加量，硝酸根离子的吸附率与吸附量均无明显变化。因为溶液中的NO3 -基本已经被吸附完全，所以导致其吸附效果的变化的不明显。因此，烟末生物质吸附剂投加量定为2.4g/L～4.8g/L。
二、吸附温度的确定
取5份25m1KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，溶液原本pH 为6.68，加入烟末生物质吸附剂4g/L，吸附温度分别设为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10m L清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05m L0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量。
硝酸根离子的吸附率分别为96.66%、94.07%、92.04%、90.17%、88.58%。硝酸根离子的吸附量分别为7.250mg/g、7.055mg/g、6.903mg/g 、6.762mg/g 、6.643mg/g。
随温度升高吸附率和吸附量均呈下降趋势，该吸附反应为放热反应，考虑到经济效益，制造低温条件导致成本升高。因此，吸附温度定为20℃～40℃。
三、废水中pH值的确定
取7份25m1KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，加入烟末生物质吸附剂4 g/L，用0.1mol/LHCl和NaOH分别调节其pH值为2.0、4.0、6.0、7.0、8.0、10.0、12.0，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10m L清液，加入1mL1mol/L的HCl和0.05m L 0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量。
硝酸根离子的吸附率分别为51.47%、81.36%、93.78%、95.65%、92.77%、87.57%、76.74%。硝酸根离子的吸附量分别为3.860mg/g、6.102mg/g、7.033mg/g 、7.174mg/g 、6.957mg/g、6.568mg/g、5.755mg/g。
随着废水中pH值的升高，硝酸根离子的吸附率呈先上升后下降趋势，因为pH值过低或过高，Cl-和OH-会与NO3 -形成竞争关系，均不利于吸附。因此，废水中pH值范围定为4.0～10.0。
四、吸附时间的确定
取8份25m L KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，溶液原本pH 为6.68，加入烟末生物质吸附剂4 g/L，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，吸附振荡时间依次设为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h，吸附后用定性滤纸过滤，取10m L清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05ml0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量。
硝酸根离子的吸附率分别为51.90%、73.42%、84.39%、87.42%、93.78%、96.66%、95.65%、96.38%。硝酸根离子的吸附量分别为3.893mg/g、5.506mg/g、6.329mg/g 、6.557mg/g 、7.033mg/g、7.250mg/g、7.174mg/g、7.228mg/g。
0～1.0h内是一个快速的吸附过程，吸附剂对硝酸根离子的吸附率和吸附量都快速增大，随着吸附时间的增加，吸附率与吸附量逐渐增大但增速减缓，3.0h 后反应基本达到平衡，吸附率趋于平衡。因此，考虑经济成本和时间效率，吸附时间定为1.0h～4.0h。
五、NO3 -初始浓度的确定
取7份25m L KNO3溶液，NO3 -浓度分别为2 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L、60 mg/L，溶液原本pH 为6.68，分别加入烟末生物质吸附剂4 g/L，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10mlL清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05m L 0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量。
硝酸根离子的吸附率分别为97.62%、96.06%、95.65%、96.66%、97.07%、97.13%、80.93%。硝酸根离子的吸附量分别为0.488mg/g、2.401mg/g、4.782mg/g、7.250mg/g 、9.707mg/g 、12.14mg/g、12.14mg/g。
随着硝酸根离子初始浓度的增加吸附率变化无明显变化，吸附量迅速增加，当硝酸根离子初始浓度为50 mg/L时吸附量达到最大值，继续增加硝酸根离子初始浓度吸附率开始下降，说明此时以达到吸附剂的最大吸附容量，该烟末生物质吸附剂的最大吸附容量为12.14mg/g。因此，废水中硝酸根离子浓度定为2mg/L～60mg/L。
B、低浓度硝酸根离子废水的处理，所述低浓度硝酸根离子废水中的硝酸根离子浓度为2mg/L～60mg/L。其具体操作过程如下：
将低浓度硝酸根离子废水的pH调至4.0～10.0，然后加入烟末生物质吸附剂进行吸附，烟末生物质吸附剂的投加量为2.4g/L～4.8g/L，吸附采用恒温摇床振荡吸附，恒温摇床的转速为150rmp，使其烟末生物质吸附剂与废水充分接触，吸附振荡时间为1.0h～4.0h，吸附温度为20℃～40℃，吸附结束后进行固液分离，过滤后废水中的硝酸根离子得到有效吸附处理，废水中的硝酸根离子量达到国家相关排放标准。
所述的烟末生物质吸附剂是采用卷烟生产过程中产生的60目以下的烟草废料，或者是废弃烟叶、烟叶下脚料、霉变烟叶，或者是提取过烟碱或茄尼醇或烟草精油或绿原酸的烟草残渣制备而成。其具体制备过程如下：
将上述制备烟末吸附剂的原料收集后，用蒸馏水反复清洗干净，放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为80℃～108℃，干燥时间为24h～36h，再将干燥后的原料粉碎研磨成60目以下的粉末，获得烟末生物质吸附剂。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
烟草粉末表面含有大量的可与阴离子发生反应的官能团，并且具有较高的孔隙度，有较强的吸附能力。采用卷烟生产中产生的废弃物作为吸附剂去除低浓度含硝酸根离子废水中硝酸根离子能够充分利用资源和有效保护环境，具有成本低、选择性好、处理效率高等优点。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为不同的烟末生物质吸附剂投加量对硝酸根离子吸附率的曲线图；
附图2为不同的烟末生物质吸附剂投加量对硝酸根离子吸附量的曲线图；
附图3为不同的吸附温度对硝酸根离子吸附率的曲线图；
附图4为不同的吸附温度对硝酸根离子吸附量的曲线图；
附图5为不同pH值的废水对硝酸根离子吸附率的曲线图；
附图6为不同pH值的废水对硝酸根离子吸附量的曲线图；
附图7为不同吸附时间对硝酸根离子吸附率的曲线图；
附图8为不同吸附时间对硝酸根离子吸附量的曲线图；
附图9为不同初始浓度的废水对硝酸根离子吸附率的曲线图；
附图10为不同初始浓度的废水对硝酸根离子吸附量的曲线图。
具体实施方式
采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法，首先测定在低浓度硝酸根离子废水处理过程中烟末生物质吸附剂投加量、吸附温度、废水中的pH值、吸附时间及废水中的NO3 -初始浓度对硝酸根离子吸附效果的影响，来确定投加量、吸附温度、pH值、吸附时间及初始浓度，测定方法采用国标GB/T5750 5-2006《生活饮用水标准检验方法无机非金属指标》中的紫外分光光度法。
NO3 -吸附率及吸附量的计算：
吸附率（%）=（NO3 -初始浓度-NO3 -剩余浓度）/NO3 -初始浓度× 100%
吸附量（mg/g）=溶液体积×（NO3 -初始浓度-NO3 -剩余浓度）/物料干重
其具体操作过程如下：
一、烟末生物质吸附剂投加量的确定
取7份25m L KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，溶液原本pH 为6.68，分别加入烟末生物质吸附剂0.4 g/L、0.8 g/L、1.6 g/L、2.4 g/L、3.2 g/L、4 g/L、4.8 g/L，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10m L 清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05m L 0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量。
硝酸根离子的吸附率如附图1所示，分别为14.21%、27.64%、53.06%、84.82%、94.35%、96.66%、96.38%。硝酸根离子的吸附量如附图2所示，分别为1.066mg/g、2.073mg/g、3.979mg/g 、6.362mg/g 、7.077mg/g 、7.250mg/g 、7.228mg/g。
烟末生物质吸附剂表面具有许多空隙和官能团，为硝酸根提供了很多吸附位点，有利于硝酸根离子的吸附。硝酸根离子的吸附率和吸附量均随着烟末生物质吸附剂投加量的增大而增加，当投加量为4g/L时，硝酸根离子的吸附率达到最大值96.66%，同时吸附量达到最大值7.250mg/g。这是因为增加烟末生物质吸附剂的用量，使溶液中有效吸附官能团总量在增加，吸附位点也在增加。随后继续增大投加量，硝酸根离子的吸附率与吸附量均无明显变化。因为溶液中的NO3 -基本已经被吸附完全，所以导致其吸附效果的变化的不明显。因此，烟末生物质吸附剂投加量定为2.4g/L～4.8g/L。
二、吸附温度的确定
取5份25m1KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，溶液原本pH 为6.68，加入烟末生物质吸附剂4g/L，吸附温度分别设为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10m L清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05m L0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量。
硝酸根离子的吸附率如附图3所示，分别为96.66%、94.07%、92.04%、90.17%、88.58%。硝酸根离子的吸附量如附图4所示，分别为7.250mg/g、7.055mg/g、6.903mg/g 、6.762mg/g 、6.643mg/g。
由附图3、附图4看出，随温度升高吸附率和吸附量均呈下降趋势，该吸附反应为放热反应，考虑到经济效益，制造低温条件导致成本升高。因此，吸附温度定为20℃～40℃。
三、废水中pH值的确定
取7份25m1KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，加入烟末生物质吸附剂4 g/L，用0.1mol/LHCl和NaOH分别调节其pH值为2.0、4.0、6.0、7.0、8.0、10.0、12.0，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10m L清液，加入1mL1mol/L的HCl和0.05m L 0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量。
硝酸根离子的吸附率如附图5所示，分别为51.47%、81.36%、93.78%、95.65%、92.77%、87.57%、76.74%。硝酸根离子的吸附量如附图6所示，分别为3.860mg/g、6.102mg/g、7.033mg/g 、7.174mg/g 、6.957mg/g、6.568mg/g、5.755mg/g。
由附图5、附图6看出，随着废水中pH值的升高，硝酸根离子的吸附率呈先上升后下降趋势，因为pH值过低或过高，Cl-和OH-会与NO3 -形成竞争关系，均不利于吸附。因此，废水中pH值范围定为4.0～10.0。
四、吸附时间的确定
取8份25m L KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，溶液原本pH 为6.68，加入烟末生物质吸附剂4 g/L，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，吸附振荡时间依次设为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h，吸附后用定性滤纸过滤，取10m L清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05ml0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量。
硝酸根离子的吸附率如附图7所示，分别为51.90%、73.42%、84.39%、87.42%、93.78%、96.66%、95.65%、96.38%。硝酸根离子的吸附量如附图8所示，分别为3.893mg/g、5.506mg/g、6.329mg/g 、6.557mg/g 、7.033mg/g、7.250mg/g、7.174mg/g、7.228mg/g。
由附图7、附图8看出，0～1.0h内是一个快速的吸附过程，吸附剂对硝酸根离子的吸附率和吸附量都快速增大，随着吸附时间的增加，吸附率与吸附量逐渐增大但增速减缓，3.0h 后反应基本达到平衡，吸附率趋于平衡。因此，考虑经济成本和时间效率，吸附时间定为1.0h～4.0h。
五、NO3 -初始浓度的确定
取7份25m L KNO3溶液，NO3 -浓度分别为2 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L、60 mg/L，溶液原本pH 为6.68，分别加入烟末生物质吸附剂4 g/L，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10mlL清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05m L 0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量。
硝酸根离子的吸附率如附图9所示，分别为97.62%、96.06%、95.65%、96.66%、97.07%、97.13%、80.93%。硝酸根离子的吸附量如附图10所示，分别为0.488mg/g、2.401mg/g、4.782mg/g、7.250mg/g 、9.707mg/g 、12.14mg/g、12.14mg/g。
由附图9、附图10看出，随着硝酸根离子初始浓度的增加吸附率变化无明显变化，吸附量迅速增加，当硝酸根离子初始浓度为50 mg/L时吸附量达到最大值，继续增加硝酸根离子初始浓度吸附率开始下降，说明此时以达到吸附剂的最大吸附容量，该烟末生物质吸附剂的最大吸附容量为12.14mg/g。因此，废水中硝酸根离子浓度定为2mg/L～60mg/L。
实施例一、采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法，所述低浓度硝酸根离子废水中的硝酸根离子浓度为2mg/L。其具体操作过程如下：
将低浓度硝酸根离子废水的pH调至4.0，然后加入烟末生物质吸附剂进行吸附，烟末生物质吸附剂的投加量为 2.4g/L，吸附采用恒温摇床振荡吸附，恒温摇床的转速为150rmp，使其烟末生物质吸附剂与废水充分接触，吸附振荡时间为1.0h，吸附温度为20℃，吸附结束后进行固液分离，过滤后的废水中的硝酸根离子浓度为0.048mg/L，达到国家相关排放标准。吸附过程中，烟末生物质吸附剂吸附量为0.488mg/g，吸附率为97.62%。
所述的烟末生物质吸附剂是采用卷烟生产过程中产生的60目以下的烟草废料，或者是废弃烟叶、烟叶下脚料、霉变烟叶，或者是提取过烟碱或茄尼醇或烟草精油或绿原酸的烟草残渣制备而成。其具体制备过程如下：
将上述烟末吸附剂原料收集后，用蒸馏水反复清洗干净，放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为36h，再将干燥后的原料粉碎研磨成60目以下的粉末，获得烟末生物质吸附剂。
实施例二、采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法，所述低浓度硝酸根离子废水中的硝酸根离子浓度为40mg/L。其具体操作过程如下：
将低浓度硝酸根离子废水的pH调至7.0，然后加入烟末生物质吸附剂进行吸附，烟末生物质吸附剂的投加量为3.6g/L，吸附采用恒温摇床振荡吸附，恒温摇床的转速为150rmp，使其烟末生物质吸附剂与废水充分接触，吸附振荡时间为2.5h，吸附温度为30℃，吸附结束后进行固液分离，过滤后废水中硝酸根离子的浓度为0.394mg/L，达到国家相关排放标准。吸附过程中，烟末生物质吸附剂吸附量为2.401mg/g，吸附率为96.06%。
所述的烟末生物质吸附剂是采用卷烟生产过程中产生的60目以下的烟草废料，或者是废弃烟叶、烟叶下脚料、霉变烟叶，或者是提取过烟碱或茄尼醇或烟草精油或绿原酸的烟草残渣制备而成。其具体制备过程如下：
将上述烟末吸附剂原料收集后，用蒸馏水反复清洗干净，放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为98℃，干燥时间为30h，再将干燥后的原料粉碎研磨成60目以下的粉末，获得烟末生物质吸附剂。
实施例三、采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法，所述低浓度硝酸根离子废水中的硝酸根离子浓度为60mg/L。其具体操作过程如下：
将低浓度硝酸根离子废水的pH调至10.0，然后加入烟末生物质吸附剂进行吸附，烟末生物质吸附剂的投加量为4.8g/L，吸附采用恒温摇床振荡吸附，恒温摇床的转速为150rmp，使其烟末生物质吸附剂与废水充分接触，吸附振荡时间为4.0h，吸附温度为40℃，吸附结束后进行固液分离，过滤后废水中硝酸根离子的浓度为0.871mg/L，达到国家相关排放标准。吸附过程中，烟末生物质吸附剂吸附量为4.782mg/g，吸附率为95.65%。
所述的烟末生物质吸附剂是采用卷烟生产过程中产生的60目以下的烟草废料，或者是废弃烟叶、烟叶下脚料、霉变烟叶，或者是提取过烟碱或茄尼醇或烟草精油或绿原酸的烟草残渣制备而成。其具体制备过程如下：
将上述烟末吸附剂原料收集后，用蒸馏水反复清洗干净，放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为108℃，干燥时间为24h，再将干燥后的原料粉碎研磨成60目以下的粉末，获得烟末生物质吸附剂。

Claims (2)

1.采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法，其特征是：包括以下步骤：
A、首先采用紫外分光光度法测定在低浓度硝酸根离子废水处理过程中烟末生物质吸附剂投加量、吸附温度、废水中的pH值、吸附时间及废水中的NO3 -初始浓度对硝酸根离子吸附效果的影响，来确定投加量、吸附温度、pH值、吸附时间及初始浓度；
NO3 -吸附率及吸附量的计算：
吸附率（%）=（NO3 -初始浓度-NO3 -剩余浓度）/NO3 -初始浓度× 100%
吸附量（mg/g）=溶液体积×（NO3 -初始浓度-NO3 -剩余浓度）/物料干重
其具体操作过程如下：
一、烟末生物质吸附剂投加量的确定
取7份25m L KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，溶液原本pH 为6.68，分别加入烟末生物质吸附剂0.4 g/L、0.8 g/L、1.6 g/L、2.4 g/L、3.2 g/L、4 g/L、4.8 g/L，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10m L 清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05m L 0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量；
硝酸根离子的吸附率分别为14.21%、27.64%、53.06%、84.82%、94.35%、96.66%、96.38%，硝酸根离子的吸附量分别为1.066mg/g、2.073mg/g、3.979mg/g 、6.362mg/g 、7.077mg/g 、7.250mg/g 、7.228mg/g；
烟末生物质吸附剂表面具有许多空隙和官能团，为硝酸根提供了很多吸附位点，有利于硝酸根离子的吸附，硝酸根离子的吸附率和吸附量均随着烟末生物质吸附剂投加量的增大而增加，当投加量为4g/L时，硝酸根离子的吸附率达到最大值96.66%，同时吸附量达到最大值7.250mg/g，这是因为增加烟末生物质吸附剂的用量，使溶液中有效吸附官能团总量在增加，吸附位点也在增加，随后继续增大投加量，硝酸根离子的吸附率与吸附量均无明显变化，因为溶液中的NO3 -基本已经被吸附完全，所以导致其吸附效果的变化的不明显，因此，烟末生物质吸附剂投加量定为2.4g/L～4.8g/L；
二、吸附温度的确定
取5份25m1KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，溶液原本pH 为6.68，加入烟末生物质吸附剂4g/L，吸附温度分别设为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10m L清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05m L0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量；
硝酸根离子的吸附率分别为96.66%、94.07%、92.04%、90.17%、88.58%，硝酸根离子的吸附量分别为7.250mg/g、7.055mg/g、6.903mg/g 、6.762mg/g 、6.643mg/g；
随温度升高吸附率和吸附量均呈下降趋势，该吸附反应为放热反应，考虑到经济效益，制造低温条件导致成本升高，因此，吸附温度定为20℃～40℃；
三、废水中pH的确定
取7份25m1KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，加入烟末生物质吸附剂4 g/L，用0.1mol/LHCl和NaOH分别调节其pH值为2.0、4.0、6.0、7.0、8.0、10.0、12.0，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10m L清液，加入1mL1mol/L的HCl和0.05m L 0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量；
硝酸根离子的吸附率分别为51.47%、81.36%、93.78%、95.65%、92.77%、87.57%、76.74%，硝酸根离子的吸附量分别为3.860mg/g、6.102mg/g、7.033mg/g 、7.174mg/g 、6.957mg/g、6.568mg/g、5.755mg/g；
随着废水中pH值的升高，硝酸根离子的吸附率呈先上升后下降趋势，因为pH值过低或过高，Cl-和OH-会与NO3 -形成竞争关系，均不利于吸附，因此，废水中pH值范围定为4.0～10.0；
四、吸附时间的确定
取8份25m L KNO3溶液，NO3 -浓度为30mg/L，溶液原本pH 为6.68，加入烟末生物质吸附剂4 g/L，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，吸附振荡时间依次设为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h，吸附后用定性滤纸过滤，取10m L清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05ml0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量；
硝酸根离子的吸附率分别为51.90%、73.42%、84.39%、87.42%、93.78%、96.66%、95.65%、96.38%，硝酸根离子的吸附量分别为3.893mg/g、5.506mg/g、6.329mg/g 、6.557mg/g 、7.033mg/g、7.250mg/g、7.174mg/g、7.228mg/g；
0～1.0h内是一个快速的吸附过程，吸附剂对硝酸根离子的吸附率和吸附量都快速增大，随着吸附时间的增加，吸附率与吸附量逐渐增大但增速减缓，3.0h 后反应基本达到平衡，吸附率趋于平衡，因此，考虑经济成本和时间效率，吸附时间定为1.0h～4.0h；
五、NO3 -初始浓度的确定
取7份25m L KNO3溶液，NO3 -浓度分别为2 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L、60 mg/L，溶液原本pH 为6.68，分别加入烟末生物质吸附剂4 g/L，吸附温度为20℃，吸附采用恒温摇床振荡吸附，转速为150rmp，振荡吸附3.0h后，用定性滤纸过滤，取10mlL清液，加入1mL 1mol/L的HCl和0.05m L 0.8%的氨基磺酸，定容至25m L，测定滤液中NO3 -含量；
硝酸根离子的吸附率分别为97.62%、96.06%、95.65%、96.66%、97.07%、97.13%、80.93%，硝酸根离子的吸附量分别为0.488mg/g、2.401mg/g、4.782mg/g、7.250mg/g 、9.707mg/g 、12.14mg/g、12.14mg/g；
随着硝酸根离子初始浓度的增加吸附率变化无明显变化，吸附量迅速增加，当硝酸根离子初始浓度为50 mg/L时吸附量达到最大值，继续增加硝酸根离子初始浓度吸附率开始下降，说明此时以达到吸附剂的最大吸附容量，该烟末生物质吸附剂的最大吸附容量为12.14mg/g，因此，废水中硝酸根离子浓度定为2mg/L～60mg/L；
B、低浓度硝酸根离子废水的处理，所述低浓度硝酸根离子废水中的硝酸根离子浓度为2mg/L～60mg/L；其具体操作过程如下：
将低浓度硝酸根离子废水的pH调至4.0～10.0，然后加入烟末生物质吸附剂进行吸附，烟末生物质吸附剂的投加量为2.4g/L～4.8g/L，吸附采用恒温摇床振荡吸附，恒温摇床的转速为150rmp，使其烟末生物质吸附剂与废水充分接触，吸附振荡时间为1.0h～4.0h，吸附温度为20℃～40℃，吸附结束后进行固液分离。
2.如权利要求1所述的采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法，其特征是：所述的烟末生物质吸附剂是采用卷烟生产过程中产生的60目以下的烟草废料，或者是废弃烟叶、烟叶下脚料、霉变烟叶，或者是提取过烟碱或茄尼醇或烟草精油或绿原酸的烟草残渣制备而成；其具体制备过程如下：
将上述制备烟末吸附剂的原料收集后，用蒸馏水反复清洗干净，放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为80℃～108℃，干燥时间为24h～36h，再将干燥后的原料粉碎研磨成60目以下的粉末，获得烟末生物质吸附剂。
CN201710833943.6A 2017-09-15 2017-09-15 采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法 Pending CN107522249A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710833943.6A CN107522249A (zh) 2017-09-15 2017-09-15 采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710833943.6A CN107522249A (zh) 2017-09-15 2017-09-15 采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107522249A true CN107522249A (zh) 2017-12-29

Family

ID=60736691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710833943.6A Pending CN107522249A (zh) 2017-09-15 2017-09-15 采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107522249A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116143227A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 新乡学院 一种吸附-超滤联用处理低浓度重金属污染废水的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102125304A (zh) * 2010-12-20 2011-07-20 云南烟草科学研究院 一种烟草废弃料的再生利用的方法
CN103689785A (zh) * 2013-12-03 2014-04-02 红云红河烟草(集团)有限责任公司 一种烟梗多孔颗粒及其在卷烟中的应用
CN105056902A (zh) * 2015-08-03 2015-11-18 四川农业大学 一种利用改性烟草秸秆处理含阴离子污染物废水的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102125304A (zh) * 2010-12-20 2011-07-20 云南烟草科学研究院 一种烟草废弃料的再生利用的方法
CN103689785A (zh) * 2013-12-03 2014-04-02 红云红河烟草(集团)有限责任公司 一种烟梗多孔颗粒及其在卷烟中的应用
CN105056902A (zh) * 2015-08-03 2015-11-18 四川农业大学 一种利用改性烟草秸秆处理含阴离子污染物废水的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周道晏: "改性烟草秸秆对阴离子污染物的吸附性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
张槐苓等: "《卷烟工艺学》", 30 November 1997, 中国轻工业出版社 *
许醒: "阳离子型生物质吸附剂的研制及其去除水中阴离子的效能及再生研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116143227A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 新乡学院 一种吸附-超滤联用处理低浓度重金属污染废水的方法
CN116143227B (zh) * 2023-04-19 2023-07-14 新乡学院 一种吸附-超滤联用处理低浓度重金属污染废水的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Unuabonah et al. Modeling of fixed-bed column studies for the adsorption of cadmium onto novel polymer–clay composite adsorbent
Xu et al. Nitrate adsorption by stratified wheat straw resin in lab-scale columns
Bulut et al. Adsorption studies on ground shells of hazelnut and almond
EP2412432B1 (en) Nicotine Adsorbent, Quinoline Adsorbent, Benzopyrene Adsorbent, Toluidine Adsorbent, and Carcinogen Adsorbent
Narayanasamy et al. Biosorptive ascendency of plant based biosorbents in removing hexavalent chromium from aqueous solutions–Insights into isotherm and kinetic studies
CN106693894B (zh) 一种活性炭及其制备方法及含铀废水的处理方法
Manna et al. Defluoridation of aqueous solution using alkali–steam treated water hyacinth and elephant grass
CN102406230A (zh) 一种烟草萃取液中重金属离子的去除方法
CN104307477A (zh) 用于废水脱铅的镍改性活性炭吸附剂的制备方法
Krishnani et al. Metal ions binding onto lignocellulosic biosorbent
Kalipci et al. Removal of Cr (VI) using a novel adsorbent modification. Ultrasonic method with apricot kernel shells
CN100579648C (zh) 海水改性赤泥陶粒除砷吸附剂的制备及应用方法
JP2001000524A (ja) 低級アルデヒド類の吸着剤
CN107522249A (zh) 采用烟末生物质吸附剂处理低浓度硝酸根离子废水的方法
CN109174004A (zh) 一种提高活性炭对香精缓释性能的方法及应用
CN107413314A (zh) 一种去除废水中铬的pei/zsm‑5改性吸附剂的制备方法及应用
Manoochehri et al. Role of modified activated carbon by H 3 PO 4 or K 2 CO 3 from natural adsorbent for removal of Pb (II) from aqueous solutions
JP2014008477A (ja) フッ化物イオン除去方法
CN101205088B (zh) 海水冲洗赤泥除砷吸附剂的制备及应用方法
CN201349508Y (zh) 一种用于制作烟熏食品的烟雾过滤器
CN104667859A (zh) 碳酸氢钙改性硅藻土吸附剂
Abd Mousa The A Comparative Study of the Adsorption of Crystal Violet Dye from Aqueous Solution on Rice Husk and Charcoal
Khavidaki et al. Adsorptive removal of thallium (III) ions from aqueous solutions using eucalyptus leaves powders
JPH0623265A (ja) 浄水用材、その製造方法及び浄水方法
CN105771576A (zh) 一种利用改性活性炭脱除二噁英的工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171229