本發(fā)明涉及水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種對(duì)染料廢水中的染料具有高吸附容量的染料吸附劑-黃原酸基凹凸棒土吸附劑以及該吸附劑的制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著人們生活水平的提高，染料的應(yīng)用日益廣泛，涉及紡織、皮革、印刷、造紙、塑料、橡膠、制藥、化妝品及食品工業(yè)等。染料廢水已成為環(huán)境的重要污染源之一，它可由食物鏈直接或間接影響人的身體健康，因此治理印染廢水已成為突出的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。凹凸棒土是一種晶粒十分細(xì)小的粘土礦，其晶體結(jié)構(gòu)屬2∶1型層鏈狀過(guò)渡結(jié)構(gòu)，理論化學(xué)式為：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O。我國(guó)凹凸棒石粘土礦礦產(chǎn)資源豐富，價(jià)格低廉。凹凸棒土本身無(wú)毒，且因其特殊的孔型鏈層狀晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致數(shù)量眾多的孔隙與孔道貫穿于整個(gè)結(jié)構(gòu)中，比表面積很大，表面有可交換的陽(yáng)離子和羥基，可以與重金屬離子和有機(jī)物發(fā)生離子交換作用或形成配位鍵，可用于對(duì)含有重金屬或有機(jī)物的廢水進(jìn)行吸附處理。但是，凹凸棒土含有大量的雜質(zhì)，影響其使用性能，需要經(jīng)過(guò)提純和改性處理才能達(dá)到更好的吸附效果。已有文獻(xiàn)報(bào)道，使用十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)對(duì)凹凸棒土進(jìn)行改性，并用于對(duì)印染廢水進(jìn)行處理，以及將硫酸亞鐵與凹凸棒土混合后處理印染廢水，雖然達(dá)到了一定的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是仍然存在著其生產(chǎn)成本貴，并且處理后得染料不能實(shí)現(xiàn)再次利用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供了一種成本低、高吸附容量的黃原酸基凹凸棒土吸附劑。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供了一種工藝簡(jiǎn)單、操作方便的黃原酸基凹凸棒土吸附劑的制備方法。本發(fā)明還有一個(gè)目的是使用黃原酸基凹凸棒土吸附劑對(duì)染料廢水進(jìn)行處理，具有高吸附容量的特點(diǎn)，且能實(shí)現(xiàn)廢水中染料的回收。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種黃原酸基凹凸棒土吸附劑，該吸附劑由以下原料制成：凹凸棒土、氫氧化鈉、二硫化碳、可溶性鎂鹽以及去離子水。本發(fā)明所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑是在凹凸棒土表面鍵接有黃原酸鹽，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下式所示優(yōu)選的是，所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑中，所述凹凸棒土與所述去離子水的質(zhì)量比為1～3∶1～10。優(yōu)選的是，所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑中，所述凹凸棒土、所述氫氧化鈉、所述二硫化碳、所述可溶性鎂鹽的質(zhì)量比為1/0.1～2.0/0.2～0.8/0.2～0.6。本發(fā)明還提供了一種黃原酸基凹凸棒土吸附劑的制備方法，包括：將凹凸棒土在去離子水中進(jìn)行分散以及對(duì)分散后的凹凸棒土進(jìn)行堿化處理，然后將堿化處理后的凹凸棒土與二硫化碳進(jìn)行反應(yīng)，并使用可溶性鎂鹽進(jìn)行轉(zhuǎn)型生成黃原酸基凹凸棒土的鎂鹽溶液，最后進(jìn)行洗滌干燥得到黃原酸基凹凸棒土吸附劑。優(yōu)選的是，所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑的制備方法中，包括以下步驟：步驟一、將凹凸棒土分散于去離子水中，并攪拌形成凹凸棒土混懸液，所述凹凸棒土與所述去離子水的質(zhì)量比為1～3∶1～10；步驟二、向所述凹凸棒土混懸液中加入氫氧化鈉，并在一定的溫度下進(jìn)行攪拌，以形成混濁液；并向所述混濁液中加入二硫化碳，在一定的溫度下反應(yīng)一段時(shí)間，生成黃原酸基凹凸棒土的鈉鹽溶液；步驟三、向所述黃原酸基凹凸棒土的鈉鹽溶液中加入可溶性鎂鹽，在一定的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，生成黃原酸基凹凸棒土的鎂鹽溶液；以及步驟四、依次使用一定濃度的可溶性鎂鹽溶液以及有機(jī)溶劑對(duì)所述黃原酸基凹凸棒土的鎂鹽溶液進(jìn)行洗滌，真空干燥后得到黃原酸基凹凸棒土吸附劑。優(yōu)選的是，所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑的制備方法中，所述步驟二具體為：向所述凹凸棒土混懸液中加入氫氧化鈉，并在20～45℃的溫度下攪拌0.5～3h，以形成混濁液；并向所述混濁液中逐滴加入二硫化碳，于20～45℃的溫度下反應(yīng)1～6h，生成黃原酸基凹凸棒土的鈉鹽溶液；其中，所述氫氧化鈉與步驟一中的凹凸棒土的質(zhì)量比為0.1～2.0∶1，所述二硫化碳與所述凹凸棒土的質(zhì)量比為0.2～0.8∶1。若二硫化碳的加入速度過(guò)快，二硫化碳會(huì)發(fā)生分解，因此應(yīng)向混濁液中逐滴加入二硫化碳。優(yōu)選的是，所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑的制備方法中，所述步驟三具體為：向所述黃原酸基凹凸棒土的鈉鹽溶液中加入可溶性鎂鹽，于20～45℃下反應(yīng)0.3～6h，生成黃原酸基凹凸棒土的鎂鹽溶液，所述可溶性鎂鹽與步驟一中的凹凸棒土的質(zhì)量比為0.2～0.6∶1。優(yōu)選的是，所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑的制備方法中，所述步驟四具體為：用一定濃度的可溶性鎂鹽溶液對(duì)所述黃原酸基凹凸棒土的鎂鹽溶液進(jìn)行洗滌，并抽濾至濾液為無(wú)色后，再用有機(jī)溶劑進(jìn)行洗滌并抽濾，真空干燥濾餅得到黃原酸基凹凸棒土吸附劑。優(yōu)選的是，所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑的制備方法中，所述可溶性鎂鹽為硫酸鎂，所述一定濃度的可溶性鎂鹽溶液為濃度為5～15％的硫酸鎂溶液。優(yōu)選的是，所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑的制備方法中，所述有機(jī)溶劑為丙酮。本發(fā)明還提供了一種使用黃原酸基凹凸棒土吸附劑去除水中染料的方法，包括：將黃原酸基凹凸棒土吸附劑加入待凈化的水中，在pH值為5.0～7.0的條件下，進(jìn)行恒溫震蕩，以吸附所述待凈化的水中的染料，待吸附達(dá)到飽和后，過(guò)濾，得到凈化的水。本發(fā)明的黃原酸基凹凸棒土吸附劑處理染料廢水的機(jī)理為：黃原酸基凹凸棒土鈉鹽和鎂鹽離解后生成的凹凸棒土基黃原酸根陰離子可與染料結(jié)合，形成多種不溶性的沉淀或凹凸棒土基黃原酸鹽，沉淀物的溶度積(Ksp)遠(yuǎn)小于染料離子形成的其他沉淀物溶度積，使染料離子以沉淀的形式從廢水中分離出來(lái)而達(dá)到脫除的目的。本發(fā)明至少包括以下有益效果：1、本發(fā)明所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑采用凹凸棒土為原料，與二硫化碳反應(yīng)，再以可溶性的鎂鹽進(jìn)行轉(zhuǎn)型反應(yīng)，使黃原酸基接到凹凸棒土上而得，該吸附劑對(duì)染料離子具有很強(qiáng)離子交換性和吸附性能及捕集能力，可應(yīng)用在染料廢水的處理中，具有用藥量少、吸附能力強(qiáng)以及吸附容量大的優(yōu)點(diǎn)，且吸附處理后吸附劑穩(wěn)定性好，完全能夠滿足處理印染廢水的要求，處理后的廢水清澈、透明、無(wú)異味，pH值在5～10之間，達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)，不造成二次污染，有利于環(huán)境保護(hù)。2、本發(fā)明所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑的制備方法中采用凹凸棒土為原料，凹凸棒土在我國(guó)資源豐富，廉價(jià)易得，成本低，且制備工藝簡(jiǎn)單，便于操作。3、本發(fā)明所述的黃原酸基凹凸棒土吸附劑可用于廢水中染料的處理，且處理染料廢水后的固液分離簡(jiǎn)便、快速，吸附后的黃原酸基凹凸棒土吸附劑穩(wěn)定性好，處理后還可通過(guò)廢酸液浸泡洗滌再生，實(shí)現(xiàn)染料的回收，達(dá)到資源綜合利用的目的。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明所述的其中一個(gè)實(shí)施例制備的黃原酸基凹凸棒土吸附劑以及凹凸棒土的掃描電鏡照片。圖2為本發(fā)明所述的其中一個(gè)實(shí)施例制備的黃原酸基凹凸棒土吸附劑以及凹凸棒土的掃描電鏡照片。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不排除一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。<實(shí)施例一>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入8gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS22.41mL，反應(yīng)1h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA1產(chǎn)品，產(chǎn)量為30.2g。<實(shí)施例二>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入8gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS27.23mL，反應(yīng)1h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA2產(chǎn)品，產(chǎn)量為29.2g。<實(shí)施例三>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入8gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS27.23mL，反應(yīng)6h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA3產(chǎn)品，產(chǎn)量為26.3g。<實(shí)施例四>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入40gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS22.41mL，反應(yīng)3h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA4產(chǎn)品，產(chǎn)量為29.8g。<實(shí)施例五>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入16gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS24.82mL，反應(yīng)6h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA5產(chǎn)品，產(chǎn)量為30.6g。<實(shí)施例六>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入8gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS212.05mL，反應(yīng)1h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA6產(chǎn)品，產(chǎn)量為26.8g。<實(shí)施例七>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入32gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS22.41mL，反應(yīng)6h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA7產(chǎn)品，產(chǎn)量為28.6g。<實(shí)施例八>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入32gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS24.82mL，反應(yīng)1h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA8產(chǎn)品，產(chǎn)量為31.6g。<實(shí)施例九>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入16gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS212.05mL，反應(yīng)1h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA9產(chǎn)品，產(chǎn)量為26.8g。<實(shí)施例十>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入16gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS22.41mL，反應(yīng)3h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA10產(chǎn)品，產(chǎn)量為27.6g。<實(shí)施例十一>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入48gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS27.23mL，反應(yīng)6h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA11產(chǎn)品，產(chǎn)量為36.8g。<實(shí)施例十二>將20g凹凸棒土加入到120mL蒸餾水中，攪拌使分散均勻后，加入16gNaOH，在35℃恒溫?cái)嚢?h，滴加CS27.23mL，反應(yīng)1h后，加入5.0g可溶性鎂鹽和50mLH2O，繼續(xù)恒溫35℃攪拌30min，抽濾，用稀鎂鹽溶液(5～10％)洗滌3-5次至濾液無(wú)色，然后用丙酮洗滌3次，得淡藍(lán)綠色固體，在45℃下真空干燥10h，得XA12產(chǎn)品，產(chǎn)量為30.6g。本發(fā)明對(duì)制備的XA1～XA12的結(jié)構(gòu)、形貌通過(guò)SEM、化學(xué)分析等手段進(jìn)行了表征，均能夠表明黃原酸基已接到凹凸棒土上。圖1和圖2為在不同掃描倍數(shù)下的凹凸棒土(NA)以及XA1的掃描電鏡圖，其中圖1為×20000的圖片，且1表示凹凸棒土，2表示XA1；從圖中可以清楚的看出，凹凸棒土的毛發(fā)狀、纖維狀或毛毯狀的形貌，且晶束長(zhǎng)且相互間聚集致密，顯示更多的是聚集體或晶束的集合；而XA1的晶束細(xì)而短，并且相互間相當(dāng)松散。由此可見，黃原酸化改性可使凹凸棒土內(nèi)部細(xì)長(zhǎng)而致密有序的晶束被打斷、破碎和分散，微晶表面粗糙度增大，從而提高了凹凸棒土的有效比面積，增大了吸附性能。同時(shí)黃原酸化改性引入了親有機(jī)性的黃原酸基功能團(tuán)，改善了其疏水性，增加了吸附有機(jī)物以及有機(jī)物的親和能力，使其對(duì)水中污染物質(zhì)染料分子的吸附能力增強(qiáng)；圖2為×1000的圖片，且3表示凹凸棒土，4表示XA1，并且從圖2中可以看出，XA1的顆粒比NA的顆粒明顯增大，從而使得XA1吸附后溶液易沉淀且濾液澄清，而NA吸附后過(guò)濾很慢，濾液渾濁且沉降很困難。上述結(jié)果說(shuō)明黃原酸基已經(jīng)接到了凹凸棒土上，從而增強(qiáng)了其對(duì)染料的吸附性能和補(bǔ)集能力。由于黃原酸基凹凸棒土對(duì)染料具有很強(qiáng)的吸附性能和捕集能力，故可作為染料吸附劑，應(yīng)用在印染廢水的處理中，詳見以下實(shí)施例：<實(shí)施例十三>本發(fā)明使用黃原酸基凹凸棒土吸附劑對(duì)含甲基橙模擬廢水的吸附試驗(yàn)：選上述實(shí)施例所得的其中10種吸附劑，按以下廢水處理工藝，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。1、取含甲基橙的起始質(zhì)量濃度為200mg/L的模擬廢水100mL；2、調(diào)節(jié)pH值至5.0～7.0；3、向模擬廢水中加入黃原酸基凹凸棒土吸附劑(XA)，吸附劑用量為2.0g/L水樣；4、恒溫振蕩廢水和黃原酸基凹凸棒土吸附劑(XA)的混合液60min；5、靜置，抽濾，濾液用紫外可見分光光度計(jì)將平衡殘余染料濃度進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算脫色率和吸附容量。表1黃原酸基凹凸棒土吸附劑對(duì)甲基橙的吸附能力吸附劑名稱去除率(％)吸附容量(mg/g)XA199.5399.53XA299.5299.52XA399.7899.78XA499.5299.52XA598.9898.98XA699.5699.56XA899.3699.36XA1099.2799.27XA1199.3899.38XA1299.3299.32由表1顯示的結(jié)果，說(shuō)明本發(fā)明的黃原酸基凹凸棒土吸附劑對(duì)廢水中甲基橙的去除率基本上在99％以上，吸附容量在99mg/g以上。<實(shí)施例十四>本發(fā)明使用黃原酸基凹凸棒土吸附劑對(duì)含亞甲基藍(lán)模擬廢水的吸附試驗(yàn)：選上述實(shí)施例所得的其中9種吸附劑，按實(shí)施例十三的廢水處理工藝，亞甲基藍(lán)的起始質(zhì)量濃度100mg/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表2XA吸附劑對(duì)含亞甲基藍(lán)模擬廢水的吸附試驗(yàn)吸附劑名稱脫色率(％)吸附容量(mg/g)XA199.4749.74XA398.7849.39XA697.9848.99XA798.5349.27XA898.9549.48XA999.3549.66XA1099.4849.74XA1199.3899.38XA1299.3299.32由表2顯示的結(jié)果，說(shuō)明本發(fā)明的黃原酸基凹凸棒土吸附劑對(duì)廢水中亞甲基藍(lán)的脫色率在98％以上，吸附容量在49mg/g以上。并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3