專利名稱：一種陽離子生物吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理劑的制備方法，特別是涉及一種以芭蕉芋渣為原料制備陽 離子生物吸附劑的方法。該陽離子生物吸附劑廣泛應(yīng)用于酸性染料廢水和硫酸根等陰離子 廢水的治理。
背景技術(shù)：
近年來，隨著印染中使用的染料品種與數(shù)量的迅猛增加，印染廢水已成為主要的 水體污染源之一。印染廢水由于具有水量大、有機(jī)物含量高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化頻繁 等特點(diǎn)，是目前最難處理的工業(yè)廢水之一。常用的化學(xué)法、離子交換法、微生物法等處理方 法處理高濃度染料廢水時(shí)，效果較好，但在對(duì)低濃度的印染廢水的深度處理方面，存在著工 藝復(fù)雜、成本較高等問題。吸附法是處理印染廢水的主要方法之一。活性炭等吸附劑可以 有效去除廢水中的活性、堿性、偶氮染料等，但存在再生困難，成本高等問題。近年來源廣、 性價(jià)比高的生物質(zhì)吸附材料引起國內(nèi)外研究者的注意，對(duì)甘蔗渣、工業(yè)大麻桿芯、玉米芯、 糠醛渣等進(jìn)行了大量的研究。利用生物吸附劑處理含含染料廢水引起人們極大的興趣。芭蕉芋是美人蕉科美人蕉屬的多年生單子葉草本植物，主產(chǎn)于我國南部省區(qū)。目 前，芭蕉芋主要被用來生產(chǎn)淀粉，隨著政府的大力支持，芭蕉芋已被廣泛種植，產(chǎn)量巨大。芭 蕉芋渣為芭蕉芋提取淀粉后剩余的殘?jiān)?，這些廢渣除少部分被加工成飼料外，絕大部分被 當(dāng)作廢物扔掉，不僅造成了資源的巨大浪費(fèi)，而且嚴(yán)重污染了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境。因此回收利用廢 渣可以提高芭蕉芋種植的附加值，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。由于未改性的生物吸附劑表面主要帶負(fù)電荷，對(duì)酸性染料的吸附效果很差，如王 文靜報(bào)道的蒲草根對(duì)剛果紅的最大吸附量為38. 4mg/g。我們研究表明，未改性的芭蕉芋渣 對(duì)酸性染料剛果紅的最大吸附量只能達(dá)到22. 8mg/g，從而限制了在工業(yè)水處理中的推廣應(yīng) 用。因此，為了改善芭蕉芋渣對(duì)酸性染料的吸附效果，需要對(duì)芭蕉芋渣進(jìn)行陽離子化改性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中生物吸附劑對(duì)酸性染料的吸附量小的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種可 以很好吸附酸性染料的新型陽離子生物吸附劑。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了下列的技術(shù)方案(1)將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重；(2)將干燥的芭蕉芋渣粉碎，過50目篩，得芭蕉芋渣粉；(3)將用量為芭蕉芋渣粉重量的0. 01 0. 5倍，濃度為0. 1 2M的堿液，噴入芭 蕉芋渣粉中，攪拌10 30min，再將用量為芭蕉芋渣粉重量的0. 05 0. 8倍的陽離子醚化 劑環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣中，攪拌10 30min，放入烘箱，在50 100°C溫 度下反應(yīng)2 5h，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性以終止反應(yīng)，過濾，洗滌，真空干燥得到淺黃色粉 末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。本發(fā)明所述的堿液是指氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇。
本發(fā)明的芭蕉芋渣陽離子生物吸附劑與未改性的芭蕉芋渣相比，對(duì)剛果紅吸附量 更高，最大吸附量可以達(dá)到186. 9mg/g。本發(fā)明的吸附劑與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明利用廢棄物芭蕉芋渣為制備原料，來源廣泛，價(jià)格低廉；有利于芭蕉芋 渣的綜合利用，減少廢物的排放。(2)本發(fā)明制備工藝簡單，成本較低，吸附容量大。(3)本發(fā)明反應(yīng)條件溫和易于控制，改性步驟簡單，工藝設(shè)備少，易于操作。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步具體的說明。本發(fā)明對(duì)剛果紅的測(cè)算方法如下將0. Ig吸附劑加入到50ml含剛果紅的溶液中， 25°C條件下振蕩24h(吸附平衡)后，測(cè)定溶液中剛果紅的濃度，依下式計(jì)算吸附容量。Qe = (C0-Ce) V/ff(mg/g)其中Qe為吸附容量；Ctl為吸附前剛果紅濃度(mg/L) ;Ce為吸附平衡后剛果紅的 濃度(mg/L) ；W為吸附劑干重(g) ；V為剛果紅溶液的體積(L)。實(shí)施例1(1)將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重；(2)將干燥的芭蕉芋渣粉碎，過50目篩，得芭蕉芋渣粉備用；(3)稱取IOOg芭蕉芋渣于燒杯中，將25g濃度為1. 5M的氫氧化鈉水溶液噴入芭蕉 芋渣中，攪拌20min，再將60g環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣中，攪拌25min，放入 烘箱，在75°C溫度下反應(yīng)3h，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，洗滌，真空干燥得到淺黃色粉 末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。該吸附劑對(duì)剛果紅的吸附量為186.9mg/g。實(shí)施例2(1)將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重；(2)將干燥的芭蕉芋渣粉碎，過50目篩，得芭蕉芋渣粉備用；(3)稱取IOOg芭蕉芋渣于燒杯中，將5g濃度為0. 75M的氫氧化鈉水溶液噴入芭蕉 芋渣中，攪拌15min，再將20g環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣中，攪拌15min，放入 烘箱，在60°C溫度下反應(yīng)4. 5h，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，洗滌，真空干燥得到淺黃色 粉末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。該吸附劑對(duì)剛果紅的吸附量為178.5mg/g。實(shí)施例3(1)將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重；(2)將干燥的芭蕉芋渣粉碎，過50目篩，得芭蕉芋渣粉備用； (3)稱取IOOg芭蕉芋渣于燒杯中，將25g濃度為0. 2M的氫氧化鈉水溶液噴入芭蕉 芋渣中，攪拌20min，再將20g環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣中，攪拌20min，放入 烘箱，在70°C溫度下反應(yīng)3h，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，洗滌，真空干燥得到淺黃色粉 末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。該吸附劑對(duì)剛果紅的吸附量為123.5mg/g。實(shí)施例4(1)將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重；(2)將干燥的芭蕉芋渣粉碎，過50目篩，得芭蕉芋渣粉備用；
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(3)稱取IOOg芭蕉芋渣于燒杯中，將30g濃度為IM的氫氧化鋇水溶液噴入芭蕉芋 渣中，攪拌lOmin，再將IOg環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣中，攪拌15min，放入烘 箱，在80°C溫度下反應(yīng)3. 5h，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，洗滌，真空干燥得到淺黃色粉 末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。該吸附劑對(duì)剛果紅的吸附量為165.8mg/g。實(shí)施例5(1)將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重；(2)將干燥的芭蕉芋渣粉碎，過50目篩，得芭蕉芋渣粉備用；(3)稱取IOOg芭蕉芋渣于燒杯中，將40g濃度為0. 25M的氫氧化鈉水溶液噴入芭 蕉芋渣中，攪拌30min，再將25g環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣中，攪拌30min，放 入烘箱，在50°C溫度下反應(yīng)4h，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，洗滌，真空干燥得到淺黃色 粉末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。該吸附劑對(duì)剛果紅的吸附量為175.2mg/g。實(shí)施例6(1)將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重；(2)將干燥的芭蕉芋渣粉碎，過50目篩，得芭蕉芋渣粉備用；(3)稱取IOOg芭蕉芋渣于燒杯中，將15g濃度為0. 75M的氫氧化鈉水溶液噴入芭 蕉芋渣中，攪拌25min，再將12. 5g環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣中，攪拌25min， 放入烘箱，在80°C溫度下反應(yīng)4. 5h，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，洗滌，真空干燥得到淺 黃色粉末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。該吸附劑對(duì)剛果紅的吸附量為136.8mg/g。實(shí)施例7(1)將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重；(2)將干燥的芭蕉芋渣粉碎，過50目篩，得芭蕉芋渣粉備用；(3)稱取IOOg芭蕉芋渣于燒杯中，將3g濃度為0. 5M的氫氧化鉀水溶液噴入芭蕉 芋渣中，攪拌15min，再將IOg環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣中，攪拌15min，放入 烘箱，在70°C溫度下反應(yīng)3. 5h，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，洗滌，真空干燥得到淺黃色 粉末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。該吸附劑對(duì)剛果紅的吸附量為156.7mg/g。實(shí)施例8(1)將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重；(2)將干燥的芭蕉芋渣粉碎，過50目篩，得芭蕉芋渣粉備用；(3)稱取IOOg芭蕉芋渣于燒杯中，將IOg濃度為1. 25M的氫氧化鈉水溶液噴入芭 蕉芋渣中，攪拌25min，再將30g環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣中，攪拌25min，放 入烘箱，在75°C溫度下反應(yīng)2. 5h，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，洗滌，真空干燥得到淺黃 色粉末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。該吸附劑對(duì)剛果紅的吸附量為147.6mg/g。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形 成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種陽離子生物吸附劑的制備方法，其特征在于(1)將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重、粉碎、過50目篩，得芭蕉芋渣粉；(2)將堿液噴入芭蕉芋渣粉中，攪拌10～30min，再將陽離子醚化劑環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣粉中，攪拌10～30min，放入烘箱進(jìn)行反應(yīng)，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，洗滌，真空干燥得到淺黃色粉末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽離子生物吸附劑的制備方法，其特征在于所述的堿液為氫 氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的陽離子生物吸附劑的制備方法，其特征在于所述的堿液用 量為芭蕉芋渣粉重量的0. 01 0. 5倍，堿液的濃度為0. 1 2M。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽離子生物吸附劑的制備方法，其特征在于所述醚化劑環(huán)氧 丙基三甲基氯化銨用量為芭蕉芋渣粉重量的0. 05 0. 8倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽離子生物吸附劑的制備方法，其特征在于所述烘箱中反應(yīng) 時(shí)溫度為50 100°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述的陽離子生物吸附劑的制備方法，其特征在于所述烘箱中反 應(yīng)的時(shí)間為2 5h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用芭蕉芋渣制備陽離子吸附劑的方法。該吸附劑采用農(nóng)業(yè)廢棄物芭蕉芋渣、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨為原料制備而得。其特征在于將芭蕉芋渣洗凈，干燥至恒重、粉碎、過50目篩，得芭蕉芋渣粉；將堿液，噴入芭蕉芋渣中，攪拌10～30min，再將陽離子醚化劑環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到芭蕉芋渣中，攪拌10～30min，放入烘箱進(jìn)行反應(yīng)，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至中性，過濾，洗滌，真空干燥得到淺黃色粉末，即為陽離子芭蕉芋渣生物吸附劑。本方法具有原料獲取容易，充分利用了農(nóng)業(yè)廢棄物；工藝簡捷、成本低、經(jīng)濟(jì)適用，可再生；吸附劑穩(wěn)定性好、吸附效果好、適用范圍廣等特點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于酸性染料廢水和硫酸根等陰離子廢水的治理。
文檔編號(hào)C02F1/28GK101890339SQ201010243990
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者盧玉棟, 吳宗華, 林曉明, 游瑞云, 翁建萍, 蒲宗華 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)