申请日2014.07.24
公开(公告)日2016.01.27
IPC分类号B01J20/24; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/58
摘要
本发明公开了一种废水中阴离子除去剂的制备方法。该方法为：1)麦秸秆清洗烘干;2)麦秸秆粉碎：将清洗后的麦秸秆粉碎成粒径为20～100目的颗粒;3)N,N-二甲基甲酰胺处理：按每克麦秸秆加0.45～0.55mL的比例将N,N-二甲基甲酰胺加入粉碎后的麦秸秆中1～3小时后，再按每克麦秸秆加0.45～0.55mL的比例加入环氧氯丙烷，按每克麦秸秆加0.15～0.25mL的比例加入乙二胺，按每克麦秸秆加0.35～0.45mL的比例加入三乙胺，在60～80℃下反应8～12小时，洗净55～65℃下干燥后即得到一种废水中阴离子除去剂。本发明的制备方法有如下特点：(1)工艺操作简便，过程绿色、环保;(2)制备的麦秸秆改性吸附剂纯天然，可降解;(3)对废水溶液中阴离子的吸附能力强，每克麦秸秆可吸附2.39mmol的磷酸根离子，是常规吸附剂材料的3～6倍。
权利要求书
1.一种废水中阴离子除去剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1)清洗麦秸秆：将麦秸秆漂洗、烘干;
2)麦秸秆粉碎：将清洗后的麦秸秆置于粉碎机中，粉碎成粒径为 20～100目的颗粒;
3)N,N-二甲基甲酰胺处理：按每克麦秸秆加0.45～0.55mL的比例将N, N-二甲基甲酰胺加入粉碎后的麦秸秆中，1～3小时后，再按每克麦秸秆加0.45～0.55mL的比例加入环氧氯丙烷，按每克麦秸秆加 0.15～0.25mL的比例加入乙二胺，按每克麦秸秆加0.35～0.45mL的比例加入三乙胺，在60～80℃下反应8～12小时，用去离子水洗净， 55～65℃下干燥后,即得到一种废水中阴离子除去剂。
2.如权利要求1所述的废水中阴离子除去剂的制备方法，其特征在于，其中步骤3)为：将每10g粉碎后的麦秸秆置于5mLN,N-二甲基甲酰胺中1～3小时后，再加入5mL环氧氯丙烷、2mL乙二胺和4mL 三乙胺在60～80℃下反应10小时，用去离子水洗净，60℃下干燥后, 即得到一种废水中阴离子除去剂。
说明书
一种废水中阴离子除去剂的制备方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种废水中阴离子除去剂的制备方法。
背景技术
近十年来,NO3-,PO43-和Cr2O72-(六价铬)等阴离子对水环境的影响以及对生物体的危害逐渐被人们所关注,因此这些有害阴离子的去除方法也得到了广泛应用和发展。吸附法具有设备简单、效果稳定、投资少等优点,是目前研究较多的废水处理方式。
中国有丰富的农作物秸秆资源,年产量高达6×108t。秸秆焚烧正在成为农业生态环境中的非点源污染源,因此进一步加强对农作物秸秆的综合利用,既可充分利用秸秆的价值又能减缓对环境的污染,是当前的研究热点。一些研究表明,农作物秸秆可以用于制备废水中阴离子吸附剂(除去剂)。农作物秸秆主要由纤维素、半纤维素、胶质及其它低分子化合物组成,以此为原料制备的吸附剂可以有效地处理各种废水。
现有的用麦秸秆制备废水中阴离子吸附剂的方法有如下几种：(1)将麦秸秆粉碎，与膨润土等混合，制成颗粒状水处理复合材料，这种方法成本低，但阴离子吸附能力低，吸附饱和后不能循环再利用，造成固体废弃物二次污染;(2)将麦秸秆粉碎，用酸或碱对秸秆进行处理，破坏秸秆表面的二氧化硅层及蜡状物，提高秸秆的比表面积，从而提高秸秆的阴离子吸附能力，这种方法的缺点在于酸或碱处理工艺带来环境污染，废水分离净化不易，阴离子吸附能力未达到商用化水平;(3)将麦秸秆粉碎，用酒石酸、柠檬酸等有机酸对秸秆进行改性，在秸秆表面嫁接氨基，通过氨基对阴离子的化学吸附，大幅度提高秸秆对水中阴离子的吸附能力，从而极大地降低含阴离子水的处理成本，这种方法的缺点在于有机碱处理效率较低，过量的碱破坏秸秆的结构，生成大量有机残渣，同样增加了环境压力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作简便，过程绿色、环保的废水中阴离子除去剂的制备方法，该方法通过对麦秸秆进行特别改性,合成得到一种可除去废水中阴离子的麦秸秆改性吸附剂。
本发明的技术方案如下：
一种废水中阴离子除去剂的制备方法，按如下步骤进行：
1)清洗麦秸秆：将麦秸秆漂洗、烘干;
2)麦秸秆粉碎：将清洗后的麦秸秆置于粉碎机中，粉碎成粒径为20～100目的颗粒;
3)N,N-二甲基甲酰胺处理：按每克麦秸秆加0.45～0.55mL的比例将N,N-二甲基甲酰胺加入粉碎后的麦秸秆中，1～3小时后，再按每克麦秸秆加0.45～0.55mL的比例加入环氧氯丙烷，按每克麦秸秆加0.15～0.25mL的比例加入乙二胺，按每克麦秸秆加0.35～0.45mL的比例加入三乙胺，在60～80℃下反应8～12小时，用去离子水洗净，55～65℃下干燥后,即得到一种废水中阴离子除去剂(即麦秸秆改性吸附剂)。
其中步骤3)优选方案为：将每10g粉碎后的麦秸秆置于5mLN,N-二甲基甲酰胺中1～3小时后，再加入5mL环氧氯丙烷、2mL乙二胺和4mL三乙胺在60～80℃下反应10小时，用去离子水洗净，60℃下干燥后,即得到一种废水中阴离子除去剂。
制得的麦秸秆改性吸附剂对磷酸根离子的去除效果测定方法如下：
取25mg/L(以磷计)的含磷酸根的溶液25mL于具塞锥形瓶中，加入0.1g麦秸秆改性吸附剂，在振荡强度为120r/min和室温(20±2)℃条件下，振荡30min，然后过滤并取滤液(即吸附平衡液)。依据钼酸铵分光光度法(GB11893-89)测量磷的浓度，计算出不同条件下麦秸秆改性吸附剂对磷酸根的表观吸附量。其中，含磷酸根溶液的配置为：准确称取0.2195gKH2PO4(A.R),用去离子水配制成200mg/L(以磷计)的贮备液，使用时按比例稀释成相应含磷量的标准溶液。不同条件下麦秸秆改性吸附剂对磷酸根的表观吸附量根据公式如下：
式中，q为吸附量(mg/g);C0为吸附前溶液中磷的浓度(mg/L);Ce为吸附平衡液中磷的浓度(mg/L);V为溶液体积(L);m为吸附剂质量(g)。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种新的废水中阴离子除去剂的制备方法，该方法通过对麦秸秆进行改性,合成得到一种废水中阴离子除去剂(即一种新型麦秸秆改性吸附剂)。研究表明,这种新型麦秸秆改性吸附剂对水中PO43-离子具有较好的去除效果。
本发明的废水中阴离子除去剂(麦秸秆改性吸附剂)的制备方法具有以下特点：(1)本工艺操作简便，过程绿色、环保。(2)制备的麦秸秆改性吸附剂纯天然，可降解。(3)对废水溶液中阴离子的吸附能力强，每克麦秸秆可吸附2.39mmol的磷酸根离子，是常规吸附剂材料的3～6倍。(4)本发明制备的麦秸秆改性吸附剂可用于处理含阴离子废水，市场前景广阔。这对于我国水资源的可持续发展战略、环境保护具有重要的现实意义。
与现有的麦秸秆改性吸附剂的制备方法相比，本发明还具有以下优点：(1)本发明中将麦秸秆粉碎后的颗粒大小改为小于100目，可明显降低各种反应试剂的使用量。(2)本发明中选用乙二胺和三乙胺作反应试剂，作用如下：一是为下一步制备双性离子去除剂做准备;二是便于麦秸秆改性吸附剂的合成和效果的提升。(3)本发明在改变部分反应试剂以及降低反应试剂使用量的基础上，降低了反应的温度，不仅可降低成本节省能源，而且可使此废水中阴离子除去剂更便于制备及产业化。