申请日2013.10.29
公开(公告)日2015.08.12
IPC分类号B01J20/24; C02F103/30; C02F1/28; B01J20/30
摘要
本发明公开了一种改性木屑吸附剂、制备方法及其在处理含碱性染料废水中的应用，改性木屑吸附剂的制备方法为，木屑与有机酸反应，干燥后，进行酯化反应，除去有机酸，干燥，得到改性木屑吸附剂，所述有机酸为草酸、柠檬酸或酒石酸中的一种或多种，本发明的改性木屑吸附剂具有简单易得、吸附量大且去除率高等特点，可应用于废水特别是碱性染料废水的处理;采用的原料廉价易得，制备工艺简单且无污染，成本低，易于工业化，实现了废物资源化的目的。
权利要求书
1.一种改性木屑吸附剂的制备方法，其特征是，以木屑为原料，所述木屑与有机酸反应，干燥后，进行酯化反应，除去有机酸，干燥，得到改性木屑吸附剂，所述有机酸为草酸、柠檬酸或酒石酸中的一种或多种;包括如下步骤，
(1)将木屑清洗、烘干、粉碎后，加入至有机酸溶液中，进行混合，所述有机酸溶液为草酸、柠檬酸或酒石酸溶液中的一种或多种;
(2)混合结束后固液分离，将木屑固体进行干燥;
(3)将木屑固体在110-120℃条件下进行酯化反应;
(4)利用弱碱性溶液对木屑固体进行清洗，直至滤液中无有机酸;
(5)对木屑固体干燥，得改性木屑吸附剂;
所述木屑为樟木屑;
所述有机酸的浓度为1.1~1.2 mol/L，木屑与有机酸溶液的质量体积比为40~60 g/L。
2.如权利要求1所述的改性木屑吸附剂的制备方法，其特征是，步骤(4)的弱碱性溶液为碳酸氢钠或碳酸氢钾溶液。
3.如权利要求1或2所述的改性木屑吸附剂的制备方法，其特征是，改性木屑吸附剂的粒径为45~75 mm。
4.如权利要求1所述制备方法得到的改性木屑吸附剂在处理含碱性染料的废水中的应用。
5.如权利要求4的应用，其特征是，所述碱性染料为孔雀石绿染料或亚甲基蓝染料。
6.如权利要求4的应用，其特征是，步骤为，将所述改性木屑吸附剂加入到含有碱性染料的废水中，加入量为0.2-10g/L，混匀，反应完毕后进行固液分离，分离出负载碱性染料的吸附剂。
说明书
改性木屑吸附剂、制备方法及其在处理含碱性染料废水中的应用
技术领域
本发明涉及水污染处理领域，具体是涉及到一种改性木屑吸附剂、制备方法及其在水污 染治理中的应用。
背景技术
染料被广泛应用于染色工业，如纺织、造纸、皮革、羊毛及化妆品等。据统计，未经妥 善处理就排放到环境中的染料占全世界总污染排放物的15%。这种废水具有色泽深、臭味大、 COD含量高、成分复杂且多变的特点，一旦通过各种途径排入水体环境，将直接或间接破坏 生态环境以及对人体健康造成严重的危害。因此，如何有效地解决染料废水引起的环境污染 问题，已成为人们关注的热点和难点。目前处理废水中染料的方法可分为物理法、化学法、 和生物法。因其处理成本太高，物理化学法难以在实际中广泛应用。而生物法对染料废水的 脱色降解非常有限。吸附法由于设备投资少，工艺与操作简单、高效，具有广泛的应用前景。 针对印染废水中染料种类繁多的特点，改善吸附法的关键在于寻找更加高效、环保、价廉的 吸附材料。
近年来，大量廉价易得的生物质材料作为吸附剂在染料废水的处理中得到较多的研究。 如中国专利CN103212378A公开了一种柠檬酸修饰棕榈树皮吸附剂的制备方法及其应用，先 将棕榈树皮用水洗涤去除泥土和杂质，干燥、粉碎，用NaOH水溶液处理干燥后，与柠檬酸 溶液混合，反应一段时间后冷却，用水洗涤至无柠檬酸存在，再用氯化镁溶液混合，抽滤， 烘干得吸附剂，本专利申请的原料是是棕榈树的树皮，原料限制较严格，需要使用水浸泡7-10 天以除去非纤维物质，处理时间长;在用柠檬酸处理前需要使用NaOH溶液做碱化处理，在 用柠檬酸处理后需要使用氯化镁处理，处理步骤复杂，时间长，成本高昂，限制了其推广使 用。
专利CN102266756A公开了一种柠檬酸修饰油菜秸秆吸附剂的制备方法及其应用，在对 油菜秸秆磨碎、清洗、干燥后，需要先用异丙醇进行清洗，在和氢氧化钠溶液混合，清洗干 燥，最后再用柠檬酸溶液处理，碱化处理后干燥，用来除去废水中的阳性染料和重金属离子， 本专利技术路线复杂，且使用到中毒的异丙醇，容易造成二次污染。
专利CN101474816A公开了一种改性木屑的制备及使用方法，其木屑的制备方法中使用 了1,4-二氧六环、表氯醇、味精等有机物质，路线复杂，成本高昂。龚新怀等，研究了柠檬 酸改性竹屑吸附亚甲基蓝，其最大的吸附容量为125mg/g，(龚新怀等，柠檬酸改性竹屑吸附 亚甲基蓝的动力学和热力学分析，宜春学院学报，2012，34(8)，47～49)。这些农林废物作为 废水处理的吸附剂具有可再生、可降解等优点，是重要的生物资源，但吸附能力低、制造成 本高昂、原料来源有限等缺点限制了它们的广泛使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性木屑吸附剂，其吸附容量大，对废水中的碱性染料去除率 高，本发明还提供改性木屑吸附剂的制备方法，其路线简单、制造成本低，对环境无二次污 染，本发明还提供所述改性木屑吸附剂在处理含碱性染料废水中的应用。
本发明提供一种改性木屑吸附剂，制备方法如下：以木屑为原料，与有机酸反应，干燥 后，进行酯化反应，除去有机酸，干燥，得到改性木屑吸附剂，所述有机酸为草酸、柠檬酸 或酒石酸中的一种或多种。
具体包括如下步骤：
1、将木屑清洗、烘干、粉碎后过筛，然后将木屑加入至有机酸溶液中，室温下混合，所 述木屑优选为樟木屑，所述有机酸溶液为草酸、柠檬酸或酒石酸溶液中的一种或多种，浓度 优选为1.0～1.2mol/L，木屑与有机酸溶液的质量体积比优选为40～60g/L，混合方式优选为搅 拌或震荡方式，震荡方式的速度为200rpm，时间为3小时。
2、搅拌结束后固液分离，将木屑固体进行干燥，干燥温度优选为50-70℃，时间为24 小时。
3、升温至110～120℃，进行酯化反应，持续80～120min，酯化反应的原理为，有机酸通 过物理作用粘附在木屑表面，干燥后去除水分，然后升温后木屑与有机酸发生酯化反应。
4、冷却至室温后，利用碱性溶液反复清洗，碱性溶液优选碳酸氢钠或碳酸氢钾溶液，浓 度为0.05mol/L，直至滤液中无有机酸，可采用0.1mol/L硝酸铅溶液检测该滤液。
5、干燥并过筛，得改性木屑吸附剂，优选粒径为45～75mm。
本发明还提供一种改性木屑吸附剂在处理水污染领域的应用，步骤是，将上述制备方法 制备的改性木屑吸附剂加入到含有碱性染料的废水中，所述碱性染料优选为孔雀石绿染料或 亚甲基蓝染料，加入量为0.2-10g/L，采用机械搅拌或者震荡方式混匀，震荡方式优选转速 为170rpm，温度为30-40℃，时间为3-24小时，反应完毕后进行固液分离，分离出负载碱 性染料的吸附剂。
本发明具有以下有益效果：(1)木屑原料易得;(2)制备工艺简单，没有使用对环境有 危害的物质，不会对环境产生二次污染，成本低廉，适于连续大规模的批量生产;(3)改性 木屑吸附剂具有多孔性、渗透性、比表面积大以及含有大量的化学官能团，如羧基，可和染 料形成各种键力，如离子交换、静电引力和氢键等，利于处理废水中的污染。(4)本发明的 改性木屑吸附剂对碱性染料的去除率高，容量大，使用量小。