CN107551990B

CN107551990B - 一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法

Info

Publication number: CN107551990B
Application number: CN201710888840.XA
Authority: CN
Inventors: 蒋德敏; 黄美英; 李廷真; 吴彦; 闫彬; 杨宇涵; 唐浩
Original assignee: Chongqing Three Gorges University
Current assignee: Chongqing Three Gorges University
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2037-09-27
Also published as: CN107551990A

Abstract

一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，它是以七水硫酸镁、甘油、柠檬酸钠、浓氨水、硅藻土为原料，经过晶种的制备、球状氢氧化镁的制备、粉碎过筛混合步骤制得。本发明工艺流程简单，生产过程绿色环保、无污染，在制备氢氧化镁过程中制得的氢氧化镁粒径适当，洗涤之前中间产品易分离，比表面积大，吸附量大，绿色环保，无第二次污染，粒径均匀，形貌规则，无小球形颗粒聚集物出现，氢氧化镁粒径约为5~8μm，成品吸附速度快，60min内对刚果红的吸附率高达93.29%，30min内对茜素红的吸附率高达94.43%，吸附效率高，通过常规离心或过滤等方式均可有效分离、生产成本低、产品附加值高，处理过程简单可行，易于推广应用。

Description

一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法

技术领域

本发明涉及一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法。

背景技术

染料废水是一类在生产染料和颜料过程中排放的废水。由于染料废水的排放量大且排放具有间歇性，水质不稳定，属于非常难于处理的工业废水。据统计，全球每年会生产超过700000吨的10000多种染料，其中20％的染料会在纺织品染色和后处理了过程中不经过任何处理就被当工业废水排除。

氢氧化镁是一种重要的化工原料，广泛应用于废水净化处理、材料添加剂等领域。氢氧化镁材料具有良好的吸附性能，且反应活性大，能用于吸附脱除污染物质，对低浓度污染物质也具有很好的吸附效果具有良好的效果。鉴于其诸多的优点，在环境领域内，氢氧化镁被被广泛应用于染料废水的处理。

近年来对染料废水处理的新型工艺方法研究受到广泛重视。在这些染料废水处理的新型工艺方法中，吸附法由于具有对染料的去除效率高、安全无毒且操作简单的优点而倍受青眛，但就目前看来依然存在染料吸附效果不好，吸附速度慢，吸附能力差，分离困难，处理过程复杂，成本高，不能满足染料废水吸附要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法。

本发明的目的是通过如下技术措施实现的：

一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，其特征在于，它是以七水硫酸镁、甘油、柠檬酸钠、浓氨水、硅藻土为原料，分别经过晶种的制备、球状氢氧化镁的制备、粉碎过筛混合等步骤制得。

进一步，一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，其特征在于，它是包括下列步骤制得：

1.晶种的制备：取七水硫酸镁溶液与甘油、柠檬酸钠混匀于500ml烧杯中，在搅拌条件下，用0.01mol/L的氢氧化钠缓慢滴加到硫酸镁溶液中，开始出现白色乳液，充分搅拌直到白色乳液消失，即得；

2.球状氢氧化镁的制备：用带孔的保鲜膜封住200ml浓氨水，将步骤1制备得到的溶液和浓氨水同置于一个密闭容器中，合成制备球形氢氧化镁；反应结束后，先用纯化水进行洗涤，再采用无水乙醇进行洗涤，最后干燥得到球形氢氧化镁。

3.粉碎过筛混合：取硅藻土，用万能粉碎机进行粉碎10～20min，粉碎后用160目筛进行过筛，收集过筛后的硅藻土，与步骤2中制得的球形氢氧化镁按质量比硅藻土：球形氢氧化镁＝1：0.6～0.8进行研磨混匀，即得。

进一步，一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，其特征在于，步骤1中所述七水硫酸镁溶液浓度为2～4mol/L，用量为100ml，所述柠檬酸钠用量为40ml～50ml，甘油用量为10ml～30ml，柠檬酸钠的浓度为0.05mol/L。

进一步，一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，其特征在于，步骤1中所述搅拌的转速为80～120r/min，所述氢氧化钠滴加速度为5～10滴/min。

进一步，一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，其特征在于，步骤2中所述浓氨水中氨的体积分数为25～28％。

进一步，一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，其特征在于，步骤2中所述密闭容器的体积为2000ml，所述密闭体积中的温度需控制在20～50℃。

进一步，一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，其特征在于，步骤2中所述步骤1制备得到的溶液和浓氨水需同置于密闭容容器中36～48h。

进一步，一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，其特征在于，步骤2中所述纯化水洗涤次数为5～10次，洗涤液用钡溶液检验无白色沉淀即可，所述无水乙醇洗涤次数为3～5次。

进一步，一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，其特征在于，步骤2中干燥温度为140～160℃，干燥时间为10～24h。

进一步，一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备及其吸附方法，其特征在于，步骤3中硅藻土还需进行改性处理，处理方法为将硅藻土粉末加入0.8mol/L硝酸溶液中，使得硅藻土粉末的重量百分比浓度为10％～15％的浆液，然后煮沸30～50min，冷却，滤过，于105℃干燥6～8h，然后置于马弗炉中于750℃条件下进行煅烧3～5h，煅烧结束后，冷却，即得改性硅藻土。

本发明具有如下的有益效果：

本发明一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的工艺流程简单，生产过程绿色环保、无污染，在制备氢氧化镁过程中制得的氢氧化镁粒径适当，洗涤之前中间态产品易分离，比表面积大，吸附量大，绿色环保，不产生第二次污染，产品颗粒粒径均匀，形貌规则，无小球形颗粒聚集物出现，氢氧化镁粒径约为5～8μm，成品吸附速度快，60min内对刚果红的吸附率高达93.29％，30min内对茜素红的吸附率高达94.43％，吸附效率高，通过常规离心或过滤等方式均可有效分离、生产成本低、产品附加值高，处理过程简单可行，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例1制备球形氢氧化镁的SEM(×2000)图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

实施例1

配制3mol/L的七水硫酸镁溶液100ml置于500ml烧杯中，向硫酸镁溶液中加入45ml，0.05mol/L的柠檬酸钠，甘油20ml，开启搅拌器，设置搅拌速度为100r/min，在搅拌情况下，滴加0.01mol/L氢氧化钠溶液，滴加速度为10滴/min，滴加到刚好出现白色沉淀现象时为止，继续搅拌直到白色乳液消失，备用；另取体积分数为26％的浓氨水200ml，用带孔的保鲜膜封住氨水，和上述制得的溶液共同置于密闭2000ml的容器中，进行反应，反应时间42h，反应温度38℃。反应结束后进行过滤，滤饼用2000mL纯水洗涤5～10次后，洗涤液用钡溶液检验无白色沉淀即可，随后再用200mL无水乙醇分3次进行洗涤，洗涤完成后，于150℃条件下鼓风干燥18h，即得到球形氢氧化镁(见图1)。另取硅藻土，用万能粉碎机粉碎15min，粉碎结束后，用160目筛进行过筛，收集过筛后的硅藻土粉末，将收集的硅藻土粉末加入0.8mol/L硝酸溶液中，使得硅藻土粉末的重量百分比浓度为13％的浆液，然后煮沸40min，冷却，滤过，于105℃干燥7h，然后置于马弗炉中于750℃条件下进行煅烧4h，煅烧结束后，冷却，得到改性硅藻土，取改性硅藻土与上述制得的球形氢氧化镁按质量比为改性硅藻土：球形氢氧化镁＝1：0.7进行研磨混合，即得用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂。

实施例2

取实施例1制得的氢氧化镁吸附剂进行刚果红吸附实验：在刚果红初始浓度为100mg/L时，氢氧化镁吸附剂的投入量为2g/L，刚果红溶液的pH值调节到4～8之间，吸附振荡转速为220r/min，在室温下吸附时间为60min。吸附完成后离心分离，测定上清液中刚果红的浓度。实验结果表明在此吸附工艺条件，对刚果红初始浓度为100mg/L的吸附率高达93.29％。

实施例3

取实施例1制得的氢氧化镁吸附剂进行茜素红吸附实验：在茜素红初始浓度为100mg/L时，氢氧化镁吸附剂的投入量为1.7g/L，吸附振荡转速为200r/min，在室温下吸附时间为30min。吸附完成后离心分离，测定上清液中茜素红的浓度。实验结果表明在此吸附工艺条件，对茜素红初始浓度为100mg/L的吸附率高达94.43％。

实施例4

取实施例1制得的氢氧化镁吸附剂进行吸附性能对比实验：准备30ml，浓度为100mg/L的甲基橙溶液3份，第一份加入0.1g球形氢氧化镁进行吸附，第二份加入0.1g改性硅藻土进行吸附，第三份加入本发明0.1g氢氧化镁吸附剂进行吸附，吸附振荡转速均为200r/min，在室温下吸附时间为40min。吸附完成后离心分离，测定上清液中甲基橙的浓度。实验结果表明在此吸附工艺条件下，第一份实验样品对甲基橙初始浓度为100mg/L的吸附率为46.3％，第二份实验样品对甲基橙初始浓度为100mg/L的吸附率为69.2％，第三份实验样品对甲基橙初始浓度为100mg/L的吸附率为86.7％，故，实验结果表明，本发明氢氧化镁的吸附性能明显优于前2者。

实施例5

配制1mol/L的七水硫酸镁溶液100ml置于500ml烧杯中，向硫酸镁溶液中加入45ml，0.05mol/L的柠檬酸钠，甘油20ml，开启搅拌器，设置搅拌速度为100r/min，在搅拌情况下，滴加0.01mol/L氢氧化钠溶液，滴加速度为5d/min，滴加到刚好出现白色沉淀现象时为止，继续搅拌直到白色乳液消失，备用；另取体积分数为25％的浓氨水200ml，用带孔的保鲜膜封住氨水，和上述制得的溶液共同置于密闭2000ml的容器中，进行反应，反应时间36h，反应温度50℃。反应结束后进行过滤，滤饼用2000mL纯水洗涤8次后，洗涤液用钡溶液检验无白色沉淀即可，随后再用200mL无水乙醇分3次进行洗涤，洗涤完成后，于160℃条件下鼓风干燥10h，即得到球形氢氧化镁。另取硅藻土，用万能粉碎机粉碎10min，粉碎结束后，用160目筛进行过筛，收集过筛后的硅藻土粉末，将收集的硅藻土粉末加入0.8mol/L硝酸溶液中，使得硅藻土粉末的重量百分比浓度为10％的浆液，然后煮沸30min，冷却，滤过，于105℃干燥6h，然后置于马弗炉中于750℃条件下进行煅烧3h，煅烧结束后，冷却，得到改性硅藻土，取改性硅藻土与上述制得的球形氢氧化镁按质量比为改性硅藻土：球形氢氧化镁＝1：0.6进行研磨混合，即得用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂。

取实施例5制得的氢氧化镁吸附剂进行刚果红吸附实验，实验结果表明，本发明制得的一种用于染料吸附的氢氧化镁复合吸附剂对初始浓度为100mg/L的刚果红吸附率高达92.36％。另取取实施例5制得的氢氧化镁吸附剂进行茜素红吸附实验，实验结果表明，本发明制得的一种用于染料吸附的氢氧化镁复合吸附剂对初始浓度为100mg/L的茜素红吸附率高达93.17％。取实施例5制得的样品进行吸附甲基橙对比实验，实验结果表明，本发明氢氧化镁吸附剂的吸附性能明显优于单独的球形氢氧化镁和改性硅藻土的吸附性能。

实施例6

配制4mol/L的七水硫酸镁溶液100ml置于500ml烧杯中，向硫酸镁溶液中加入45ml，0.05mol/L的柠檬酸钠，甘油20ml，开启搅拌器，设置搅拌速度为120r/min，在搅拌情况下，滴加0.01mol/L氢氧化钠溶液，滴加速度为8d/min，滴加到刚好出现白色沉淀现象时为止，继续搅拌直到白色乳液消失，备用；另取体积分数为28％的浓氨水200ml，用带孔的保鲜膜封住氨水，和上述制得的溶液共同置于密闭2000ml的容器中，进行反应，反应时间48h，反应温度20℃。反应结束后进行过滤，滤饼用2000mL纯水洗涤10次，洗涤液用钡溶液检验无白色沉淀即可，随后再用200mL无水乙醇分3次进行洗涤，洗涤完成后，于140℃条件下鼓风干燥24h，即得到球形氢氧化镁。另取硅藻土，用万能粉碎机粉碎20min，粉碎结束后，用160目筛进行过筛，收集过筛后的硅藻土粉末，将收集的硅藻土粉末加入0.8mol/L硝酸溶液中，使得硅藻土粉末的重量百分比浓度为15％的浆液，然后煮沸50min，冷却，滤过，于105℃干燥8h，然后置于马弗炉中于750℃条件下进行煅烧3h，煅烧结束后，冷却，得到改性硅藻土，取改性硅藻土与上述制得的球形氢氧化镁按质量比为改性硅藻土：球形氢氧化镁＝1：0.8进行研磨混合，即得用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂。

取实施例6制得的氢氧化镁吸附剂进行刚果红吸附实验，实验结果表明，本发明制得的一种用于染料吸附的氢氧化镁复合吸附剂对初始浓度为100mg/L的刚果红吸附率高达93.25％。另取取实施例6制得的氢氧化镁吸附剂进行茜素红吸附实验，实验结果表明，本发明制得的一种用于染料吸附的氢氧化镁复合吸附剂对初始浓度为100mg/L的茜素红吸附率高达92.31％。取实施例6制得的样品进行吸附甲基橙对比实验，实验结果表明，本发明氢氧化镁吸附剂的吸附性能明显优于单独的球形氢氧化镁和改性硅藻土的吸附性能。

Claims

1.一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备方法，其特征在于，它是包括下列步骤制得：

A.晶种的制备：取七水硫酸镁溶液与甘油、柠檬酸钠混匀于500mL烧杯中，在搅拌条件下，用0.01 mol/L的氢氧化钠缓慢滴加到硫酸镁溶液中，开始出现白色乳液，充分搅拌直到白色乳液消失，即得；

B.球状氢氧化镁的制备：用带孔的保鲜膜封住200mL浓氨水，将步骤A制备得到的溶液和浓氨水同置于一个密闭容器中，合成制备球形氢氧化镁；反应结束后，先用纯化水进行洗涤，再采用无水乙醇进行洗涤，最后干燥得到球形氢氧化镁；

C.粉碎过筛混合：取硅藻土，用万能粉碎机进行粉碎10~20min，粉碎后用160目筛进行过筛，收集过筛后的硅藻土，与步骤B中制得的球形氢氧化镁按质量比硅藻土：球形氢氧化镁=1：0.6~0.8进行研磨混匀，即得；

步骤A中所述七水硫酸镁溶液浓度为2~4mol/L，用量为100mL，所述柠檬酸钠用量为40mL~50mL，甘油用量为10mL~30mL，柠檬酸钠的浓度为0.05mol/L。

2.如权利要求1所述的一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤A中所述搅拌的转速为80~120r/min，所述氢氧化钠滴加速度为5~10滴/min。

3.如权利要求1所述的一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤B中所述浓氨水中氨的体积分数为25~28%。

4.如权利要求1所述的一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤B中所述密闭容器的体积为2000mL，所述密闭体积中的温度需控制在20~50℃。

5.如权利要求1所述的一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤B中所述步骤A制备得到的溶液和浓氨水需同置于密闭容容器中36~48h。

6.如权利要求1所述的一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤B中所述纯化水洗涤次数为5~10次，洗涤液用钡溶液检验无白色沉淀即可，所述无水乙醇洗涤次数为3~5次。

7.如权利要求1所述的一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤B中干燥温度为140~160℃，干燥时间为10~24h。

8.如权利要求1所述的一种用于染料吸附的氢氧化镁吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤C中硅藻土还需进行改性处理，处理方法为将硅藻土粉末加入0.8mol/L硝酸溶液中，使得硅藻土粉末的重量百分比浓度为10%~15%的浆液，然后煮沸30~50min，冷却，滤过，于105℃干燥6~8h，然后置于马弗炉中于750℃条件下进行煅烧3~5h，煅烧结束后，冷却，即得改性硅藻土。