申请日2016.03.25
公开(公告)日2016.08.03
IPC分类号B01J20/30; B01J20/20; C02F1/28; C02F101/30; C02F101/34; C02F101/38
摘要
本发明涉及刚果红染料吸附剂、制备和利用其处理刚果红染料废水的方法。刚果红染料吸附剂为氧化镁复合氧化石墨烯材料，微观形貌为由纳米片自主装形成的花球形状;其中，氧化镁以镁计与氧化石墨烯的质量比为1:0.001?0.01。本发明通过在氧化镁基体中复合适当量的氧化石墨烯形成的刚果红染料吸附剂可明显提升其吸附去除刚果红的性能，达到高效去除阴离子染料刚果红的目的。
摘要附图
权利要求书
1.刚果红染料吸附剂，其特征在于：该吸附剂为氧化镁复合氧化石墨烯微球，其微观形貌为由纳米片自主装形成的花球形状;其中，氧化镁以镁计与氧化石墨烯的质量比为1:0.001-0.01。
2.根据权利要求1所述的刚果红染料吸附剂，其特征在于：所述的刚果红染料吸附剂的BET比表面积至少大于84m2/g。
3.根据权利要求1所述的刚果红染料吸附剂，其特征在于：氧化镁以镁计与氧化石墨烯的质量比为1:0.001-0.005。
4.权利要求1所述的刚果红染料吸附剂的制备方法，其特征在于：具体步骤为:将氧化石墨烯粉末置于乙二醇中超声5～10h，得到氧化石墨烯溶液;将醋酸镁颗粒、聚乙烯吡咯酮粉末溶解在乙二醇溶液中，醋酸镁颗粒与聚乙烯吡咯酮粉末的质量与乙二醇溶液的体积比值分别为1～1.5g:100ml以及0.5～1g:100ml;加入上述配制好的氧化石墨烯溶液，常温搅拌，形成均一的复合溶液;将上述溶液转移至水热反应釜中120～180℃并保温3～12h，然后后处理，将水热反应产物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为300～500℃，煅烧时间为1～3h，自然冷却后即可得到氧化镁复合氧化石墨烯微球。
5.根据权利要求4所述的刚果红染料吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的后处理为反应结束后，待反应釜冷却至室温，通过离心得到白色或灰色的粉末状样品。
6.一种利用权利要求1所述的刚果红染料吸附剂处理刚果红染料废水的方法其特征在于：将刚果红染料吸附剂加入到含有刚果红染料的废水溶液中，混匀后震荡使刚果红染料吸附剂充分吸附刚果红，然后过滤分离，除去吸附了染料的氧化镁复合氧化石墨烯吸附剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：刚果红废水溶液的初始浓度为10～80mg/L，每50mL刚果红溶液中加入的吸附剂用量为0.01～0.1g;所述震荡吸附条件：吸附温度为30～50℃，震荡吸附时间为5min～12h，pH值为6～7。
说明书
一种刚果红染料吸附剂、制备和利用其处理刚果红染料废水的方法
技术领域
本发明属于染料吸附技术领域，特别涉及一种刚果红染料吸附剂、制备和利用其处理刚果红染料废水的方法。
背景技术
染料被广泛应用于纺织、造纸、塑料加工以及食品等行业，在印染行业中，每加工1吨纺织品需要消耗100-200吨水，其中80%-90%最终将成为废水，这些废水中所含有的有机染料将随着废水的排放进入地下水系统，给水中生物及人类生活带来巨大的破坏。因此，染料废水的治理工作受到了人们的广泛关注;刚果红是一种典型的联苯胺类直接偶氮的阴离子染料，其在生产和使用过程中流失率高，易进入水体，对生态环境有破坏作用。刚果红染料废水具有水质变化大、色度和COD高等特点，是染料废水中常见的污染物之一。
现代废水主要有三种处理方法，分别为物理作用、化学分解法以及生物分解法。具体包括有吸附、萃取、离子交换、电渗析、反渗透、电催化氧化法等，这些方法可以成功的实现废水脱色的工业化，但是操作过程都比较复杂，甚至有可能造成二次污染;且近年来新型染料品种日渐增多，并向着抗光解、抗氧化、康降解的方向发展，使得染料废水的处理难度加大。而吸附法是利用吸附剂对液体或气体中某组分具有选择性吸附的能力，使其暂时沉积在吸附剂上，从而实现从混合物中分离该组分的目的，该过程操作安全简便、无二次污染。其中，活性炭在废水处理中呈现了很好的性能，但是却价格昂贵。
综上，现有技术中吸附法处理染料废水仍具有很大的优势，而吸附法处理废水过程中所使用的吸附剂仍未达到理想的效果，综合性能优异的新型染料吸附剂的研发仍然是当前该技术领域科研工作的热点和难点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的处理刚果红染料废水中的不足，提供一种高效去除废水中刚果红染料的刚果红染料吸附剂、制备方法和利用其处理刚果红染料废水的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
刚果红染料吸附剂，该吸附剂为氧化镁复合氧化石墨烯材料，其微观形貌为由纳米片自主装形成的花球形状，其中，氧化镁以镁计与氧化石墨烯的质量比为1:0.001-0.01。
按上述方案，所述的刚果红染料吸附剂的BET表面积至少大于84m2/g。
按上述方案，氧化镁以镁计与氧化石墨烯的质量百分数为1:0.001-0.005。
一种高效去除废水中刚果红染料吸附剂的制备方法，其具体步骤为:将氧化石墨烯粉末置于乙二醇中超声5～10h，得到氧化石墨烯溶液;将醋酸镁颗粒、聚乙烯吡咯酮粉末溶解在乙二醇溶液中，醋酸镁颗粒与聚乙烯吡咯酮粉末的质量与乙二醇溶液的体积比值分别为1～1.5g:100ml，优选为1.1g:100ml以及0.5～1g:100ml，优选为0.8g:100ml;加入上述配制好的氧化石墨烯溶液，常温搅拌形成均一的复合溶液;将上述溶液转移至水热反应釜中120～180℃并保温3～12h，然后后处理，将水热反应产物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为300～500℃，煅烧时间为1～3h，自然冷却后即可得到氧化镁复合氧化石墨烯微球。
按上述方案，所述的后处理为反应结束后，待反应釜冷却至室温，通过离心得到白色或灰色的粉末状样品，然后水洗干燥。
一种利用上述刚果红染料吸附剂处理刚果红染料废水的方法，其具体步骤为：将刚果红染料吸附剂加入到含有刚果红染料的废水溶液中，混匀后震荡使刚果红染料吸附剂充分吸附刚果红，然后过滤分离，除去吸附了刚果红染料的氧化镁复合氧化石墨烯吸附剂。
按上述方案，上述氧化镁复合氧化石墨烯吸附剂去除废水中刚果红染料的方法中，刚果红废水溶液的初始浓度为10～80mg/L，每50mL刚果红溶液中加入的吸附剂用量为0.01～0.1g;所述震荡吸附条件：吸附温度为30～50℃，震荡吸附时间为5min～12h，优选为60min-12h，pH值为6～7。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供的吸附剂具有较高的比表面积以及较低的成本，且环境友好，中性或弱酸性条件下具有良好的稳定性等特点。
(2)本发明通过在氧化镁基体中复合适当量的氧化石墨烯形成的具有由纳米片自主装形成的花球形状微观形貌的氧化镁复合氧化石墨烯刚果红染料吸附剂可明显提升其吸附去除刚果红的性能，达到高效去除阴离子染料刚果红的目的。该复合材料1h即可达到吸附平衡，刚果红染料的去除率可达95.0%以上，最大吸附量可达237.0mg/g。
(3)本发明提供的氧化镁复合氧化石墨烯微球吸附剂去除刚果红染料的方法具有无需特殊设备，步骤简便快捷，处理过程中不会引入其他有害物质，吸附速率快，吸附效率高等特点。