一種無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑及 其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，特別是紡織印染行業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水越來(lái)越多，廢水的處 理難度系數(shù)也越來(lái)越大。在紡織印染行業(yè)中，染料廢水含多種難降解的有機(jī)物，該有機(jī)物大 部分為芳香化合物，并帶有顯色基團(tuán)，具有很強(qiáng)的污染性。染料廢水多呈酸性直接影響水 體的PH值，并且染料廢水的污染物組分復(fù)雜、含量高，色度、化學(xué)需氧量以及生物需氧量較 高，染料廢水處理難度較大。
[0003] 目前，處理染料廢水的方法有光催化氧化降解、電化學(xué)、膜分離技術(shù)、吸附法等等。 其中光催化氧化降解，電化學(xué)方法以及膜分離技術(shù)雖然對(duì)染料廢水的處理效果較好，而且 去除率較穩(wěn)定，但其操作較復(fù)雜，處理成本較高，不易在工業(yè)的廢水處理中得到廣泛地普 及。而吸附方法由于具有操作簡(jiǎn)單，處理效率較高、成本相對(duì)較低等特點(diǎn)被大量采用。其中 最常用的吸附方法為活性炭吸附，活性炭吸附對(duì)于陰離子染料廢水具有一定的脫色效果， 但活性炭對(duì)COD的去除率不高。因此，如何降低處理廢水的操作難度、減少處理過(guò)程中的成 本費(fèi)用并具有較好的處理效果，這對(duì)于工業(yè)廢水的處理，有著非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種無(wú)機(jī)改性甘蔗 渣的高效吸附劑。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述高效吸附劑的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述高效吸附劑的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 一種無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑，是通過(guò)將無(wú)機(jī)鈣鹽配成水溶液，并以此為改 性劑改性處理甘蔗渣制備得到。
[0009] 所述無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑的制備方法，包括以下步驟：
[0010] (1)將甘蔗渣用水浸泡，去掉浸泡液，再加水浸沒(méi)甘蔗渣，蒸煮，洗滌，烘干，粉碎， 過(guò)篩，備用；
[0011] ⑵將鈣鹽配成Ca2+溶液，備用；
[0012] (3)將步驟⑵中的Ca2+溶液加入到步驟⑴的甘蔗渣中，浸泡，洗絳，烘干，得到 無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑。
[0013] 步驟（1)中所述浸泡時(shí)間為25-60min，所述蒸煮的溫度為90-KKTC ;所述蒸煮時(shí) 間為25-50min，所述洗滌次數(shù)為3-5次，所述烘干的溫度為110-150°C，所述烘干的時(shí)間為 12-18h〇
[0014] 步驟⑵中所述鈣鹽為氯化媽，所述Ca2+溶液的濃度為0. 08-0. 2mol/L。
[0015] 步驟⑶中所述甘蔗渣與Ca2+溶液的質(zhì)量體積比為Ig :10mL，所述浸泡時(shí)間為 18-36h，所述洗滌次數(shù)為2-4次，所述烘干的溫度為120-150°C，所述烘干時(shí)間范為24-48h。
[0016] 本發(fā)明所制備的無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑用于處理陰離子染料廢水。
[0017] 本發(fā)明以無(wú)機(jī)鈣鹽為改性劑，以纖維含量較高的甘蔗渣為有機(jī)骨架，無(wú)機(jī)鈣鹽在 改性處理甘蔗渣時(shí)，鈣離子與有機(jī)骨架上氧原子的孤對(duì)電子雜化，結(jié)合成新的基團(tuán)，當(dāng)溶液 揮發(fā)時(shí)，氯離子結(jié)合到基團(tuán)表面著位點(diǎn)，達(dá)到電中性，烘干后是電中性固體粉末；將吸附劑 用于吸附陰離子染料時(shí)，吸附劑進(jìn)入溶液中，其表面的氯離子游離到溶液中，吸附劑的正電 荷較高，陰離子染料因正負(fù)電荷的強(qiáng)靜電力作用而被吸附；另外，甘蔗渣經(jīng)過(guò)蒸煮烘干處 理，甘蔗渣中的孔隙結(jié)構(gòu)增多，鈣鹽能較好的與甘蔗渣結(jié)合，從而使得本發(fā)明的吸附劑具有 吸附效率高、吸附平衡時(shí)間短、吸附量大的特點(diǎn)。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0019] 1、本發(fā)明的吸附劑是以無(wú)機(jī)氯化鈣改性甘蔗渣制備得到，其制備方法簡(jiǎn)單，原料 來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，實(shí)現(xiàn)了廢物再利用；
[0020] 2、本發(fā)明的吸附劑在處理陰離子染料廢水時(shí)，體現(xiàn)出多分子層吸附，該吸附劑對(duì) 陰離子染料吸附效果好；
[0021] 3、本發(fā)明的吸附劑對(duì)高濃度的陰離子染料廢水處理效果好，在600mg/L的陰離子 染料廢水中，加入〇. 〇2g吸附劑后，其平衡吸附量為266. 02mg/g。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為實(shí)施例1制備的高效吸附劑吸附陰離子染料時(shí)平衡吸附濃度與平衡吸附量 的關(guān)系圖；
[0023] 圖2為實(shí)施例1制備的高效吸附劑吸附陰離子染料時(shí)陰離子染料濃度（原液濃 度）對(duì)脫色率的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。 [0025] 實(shí)施例1
[0026] 一種無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑，通過(guò)以下方法制備得到：
[0027] (1)向裝有甘蔗渣的容器中，緩慢加入水至完全浸沒(méi)甘蔗渣，浸泡30min后，用傾 側(cè)法去掉水，再加入水浸沒(méi)甘蔗渣，煮沸30min，冷卻，用水洗滌3次，120°C烘干12h，粉碎并 過(guò)篩200目，備用；
[0028] (2)用水將無(wú)機(jī)氯化媽，配成0· lmol/L氯化鈣溶液，備用；
[0029] (3)將步驟⑵中的Ca2+溶液加入到步驟⑴中的甘蔗渣中，浸泡24h，洗滌3次， 140°C烘干24h，得到無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑；其中甘蔗渣與氯化鈣溶液的質(zhì)量體積 比為 Ig :10mL。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 一種無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑，通過(guò)以下方法制備得到：
[0032] (1)向裝有甘蔗渣的容器中，緩慢加入水至完全浸沒(méi)甘蔗渣，浸泡60min后，用傾 側(cè)法去掉水，再加入水浸沒(méi)甘蔗渣，煮沸50min，冷卻，用水洗滌2次，120°C烘干12h，粉碎并 過(guò)篩200目，備用；
[0033] (2)用水將無(wú)機(jī)氯化鈣，配成0. 08mol/L氯化鈣溶液，備用；
[0034] (3)將步驟⑵中的Ca2+溶液加入到步驟⑴中的甘蔗渣中，浸泡36h，洗滌3次， 140°C烘干24h，，得到無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑；其中甘蔗渣與氯化鈣溶液的質(zhì)量體 積比為lg: 10mL。
[0035] 實(shí)施例3
[0036] 一種無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑，通過(guò)以下方法制備得到：
[0037] (1)向裝有甘蔗渣的容器中，緩慢加入水至完全浸沒(méi)甘蔗渣，浸泡25min后，用傾 側(cè)法去掉水，再加入水浸沒(méi)甘蔗渣，煮沸25min，冷卻，用水洗滌3次，120°C烘干12h，，粉碎 并過(guò)篩200目，備用；
[0038] (2)用水將無(wú)機(jī)氯化鈣，配成0. 2mol/L氯化鈣溶液，備用；
[0039] (3)將步驟⑵中的Ca2+溶液加入到步驟⑴中的甘蔗渣中，浸泡一天，洗滌3次， 140°C烘干24h，得到無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑；其中甘蔗渣與氯化鈣溶液的質(zhì)量體積 比為 lg: 10mL。
[0040] 吸附劑處理陰離子染料廢水效果測(cè)試：
[0041] 1、直接桃紅12B廢水的處理
[0042] 配制600mg/L的直接桃紅模擬廢水，稀釋成濃度為60、120、180、240、300、360、 420、480、540、600mg/L廢水，取IOmL廢水，分別加入量為0. 02g的實(shí)施例1制備的高效吸 附材料，充分震蕩5min，然后靜置I. 5h，取上層清液在lOOOOr/min的轉(zhuǎn)速下離心10min，在 520nm吸收波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度。吸附性能測(cè)試結(jié)果如表1所示，并作圖，如圖1，圖2所示。
[0043] 從表1，圖1和圖2可知，無(wú)機(jī)鈣鹽改性甘蔗渣制備的吸附劑明顯屬于幾種吸附類 型中多分子層吸附，這表明本發(fā)明制備的吸附劑在較高濃度的廢水中將表現(xiàn)的更具優(yōu)勢(shì)， 這一點(diǎn)，在圖2的曲線走勢(shì)中可以清楚看到。本發(fā)明制備的吸附劑具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.在高 濃度的廢水中，可以用較少量的吸附劑，獲得較大量的染料吸附；2.成本的大幅度降低。
[0044] 表1吸附劑吸附性能的測(cè)定
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無(wú)機(jī)改性甘鹿澄的高效吸附劑的制備方法，其特征在于：所述無(wú)機(jī)改性甘鹿澄 的高效吸附劑是通過(guò)將無(wú)機(jī)鈣鹽配成水溶液，并以此為改性劑改性處理甘蔗渣制備得到。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑的制備方法，其特征在于：所述 無(wú)機(jī)鈣鹽為氯化鈣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑的制備方法，其特征在于：所述 無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑的制備方法，包括以下步驟： (1) 將甘蔗渣用水浸泡，去掉浸泡液，再加水浸沒(méi)甘蔗渣，蒸煮，洗滌，烘干，粉碎，過(guò)篩， 備用； (2) 將無(wú)機(jī)鈣鹽配成Ca2+溶液，備用； (3) 將步驟（2)中的Ca2+溶液加入到步驟（1)的甘蔗渣中，浸泡，洗滌，烘干，得到無(wú)機(jī) 改性甘蔗渣的高效吸附劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟 (1)中所述蒸煮的溫度為90-100°C;所述蒸煮時(shí)間為25-50min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟 (1) 中所述浸泡時(shí)間為25-60min，所述洗滌次數(shù)為3-5次，所述烘干的溫度為110-150°C，所 述烘干的時(shí)間為12_18h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟 (2) 中所述Ca2+溶液的濃度為0? 08-0. 2mol/L〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟 (3) 中所述甘蔗渣與Ca2+溶液的質(zhì)量體積比為Ig:10mL，所述浸泡時(shí)間為18-36h，所述洗滌 次數(shù)為2-4次，所述烘干的溫度為120-150°C，所述烘干時(shí)間為24-48h。
8. -種由權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附 劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑的應(yīng)用，其特征在于：所述無(wú)機(jī) 改性甘蔗渣的高效吸附劑用于處理陰離子染料廢水。
【專利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)境材料的技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。所述方法為：(1)將甘蔗渣用水浸泡，去掉浸泡液，再加水浸沒(méi)甘蔗渣，蒸煮，洗滌，烘干，粉碎，過(guò)篩，備用；(2)將無(wú)機(jī)鈣鹽配成Ca2+溶液，備用；(3)將步驟(2)中的Ca2+溶液加入到步驟(1)的甘蔗渣中，浸泡，洗滌，烘干，得到無(wú)機(jī)改性甘蔗渣的高效吸附劑。所述吸附劑的制備方法簡(jiǎn)單，原料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，實(shí)現(xiàn)了廢物再利用；同時(shí)該吸附劑吸附效率高、吸附平衡時(shí)間短、吸附量大，主要應(yīng)用于陰離子染料廢水處理。
【IPC分類】B01J20-24, B01J20-30, C02F1-28
【公開號(hào)】CN104815624
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510216976
【發(fā)明人】趙丹華, 何偉發(fā), 吳映紅, 曹曼麗, 蔡偉文
【申請(qǐng)人】廣東第二師范學(xué)院
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日