申请日2013.03.12
公开(公告)日2013.06.26
IPC分类号C02F9/02; C02F103/30; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种去除污水中甲基蓝染料的方法，利用纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料为吸附剂将污水中的甲基蓝染料去除。本发明方法原料廉价易得，反应快速、高效，操作简单，对污水中甲基蓝染料的吸附量和去除率高，其吸附量可达4~50mmol/g，去除率可达70~100%，适合工业化大规模应用。
权利要求书
1.一种去除污水中甲基蓝染料的方法，利用吸附剂将污水中的甲基蓝染料去除，其特征在于：所述的吸附剂为纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料。
2.根据权利要求1所述的一种去除污水中甲基蓝染料的方法，其特征在于：每升污水中所述的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料的投放量为1~20g。
3.根据权利要求1或2所述的一种去除污水中甲基蓝染料的方法，其特征在于：所述的掺杂的氧化锌基材料中的掺杂物为Al、Ti、Ga、B中的一种或多种，所述的掺杂物的摩尔含量≤20%。
4.根据权利要求1或2所述的一种去除污水中甲基蓝染料的方法，其特征在于包括以下步骤：首先，将适量的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料投放到污水中，搅拌反应5分钟~48小时，从而使得甲基蓝染料吸附在所述的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料上;然后将吸附有甲基蓝染料的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料从水体中分离，即去除了污水中的甲基蓝染料。
5.根据权利要求4所述的一种去除污水中甲基蓝染料的方法，其特征在于：所述的将吸附有甲基蓝染料的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料从水体中分离的方法为离心法或过滤法。
6.根据权利要求4所述的一种去除污水中甲基蓝染料的方法，其特征在于：所述的搅拌反应时间为0.5~4小时。
7.根据权利要求1或2所述的一种去除污水中甲基蓝染料的方法，其特征在于：所述的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料的基本结构单元在三维空间中至少有一维的尺度为20~5000nm。
8.根据权利要求7所述的一种去除污水中甲基蓝染料的方法，其特征在于：所述的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料为球状颗粒，该球状颗粒的粒径为20~100nm。
9.根据权利要求1或2所述的一种去除污水中甲基蓝染料的方法，其特征在于：所述的污水的pH值为5~10，所述的污水中甲基蓝染料的浓度为0.01~10mmol/L。
说明书
一种去除污水中甲基蓝染料的方法
技术领域
本发明属于印染污水处理技术领域，具体涉及一种去除污水中甲基蓝染料的方法。
背景技术
用吸附法去除污水中染料在印染污水处理技术领域中是已知的技术。目前，已经报道有一些用于去除甲基蓝染料的材料，如用石墨去除甲基蓝的吸附量达到1.90mmol/g (Chem. Eng. J. 173 (2011) 144–149)，活性炭对甲基蓝的吸附量为0.000031mmol/g(J. Hazard. Mater. B139 (2007) 57–66)，壳聚糖和石墨氧化物形成的磁性复合物用于吸附甲基蓝的吸附量为0.12mmol/g(J. Hazard. Mater. 215– 216 (2012) 272–279)，磁性β-环糊精-壳聚糖纳米颗粒对甲基蓝的吸附量达到3.48mmol/g (Int. J. Biol. Macromol. 50 (2012) 444–450)，含有机金属膨润土对甲基蓝的吸附量为0.12mmol/g(Appl. Clay Sci. 55 (2012) 177–180)等。这些材料均表现出了一定的从溶液中吸附甲基蓝染料的能力，但是其吸附量不高，在实际操作中需要投入大量的吸附剂才能达到一定的处理效果，且会带来大量难处理的废渣。石墨和活性炭材料价廉易得，但是较难溶于水，且在吸附过程中容易漂浮于溶液表面，与甲基蓝染料分子接触不全面，不能使得吸附剂上的活性位点充分利用，导致较差的去除效率。磁性复合材料具有易回收的特点，但是这些材料制备工艺复杂，应用于污水处理时操作繁琐、需要电磁设备分离且需要避开铁质器械，一般表现出的吸附量也较低，性价比不高。因此，廉价易得、能更高效去除污水中甲基蓝染料的吸附剂受到越来越多的关注。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种去除污水中甲基蓝染料的方法，原料廉价易得，反应快速、高效，操作简单，适合工业化大规模应用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种去除污水中甲基蓝染料的方法，利用吸附剂将污水中的甲基蓝染料去除，所述的吸附剂为纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料。
优选地，每升污水中所述的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料的投放量为1~20g。
优选地，所述的掺杂的氧化锌基材料中的掺杂物为Al、Ti、Ga、B中的一种或多种，所述的掺杂物的摩尔含量≤20%。
优选地，包括以下步骤：首先，将适量的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料投放到污水中，搅拌反应5分钟~48小时，从而使得甲基蓝染料吸附在所述的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料上;然后将吸附有甲基蓝染料的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料从水体中分离，即去除了污水中的甲基蓝染料。
优选地，所述的将吸附有甲基蓝染料的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料从水体中分离的方法为离心法或过滤法。
优选地，所述的搅拌反应时间为0.5~4小时。
优选地，所述的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料的基本结构单元在三维空间中至少有一维的尺度为20~5000nm。
优选地，所述的纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料为球状颗粒，该球状颗粒的粒径为20~100nm。
优选地，所述的污水的pH值为5~10，所述的污水中甲基蓝染料的浓度为0.01~10mmol/L。
污水的pH值低于5或者高于10以后，纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料会由于其自身的两性特质而全部或部分溶解，从而无法计算吸附剂的去除率。
去除率以及吸附量的计算方法如下：
去除率(%)=(反应前甲基蓝染料浓度-反应后甲基蓝染料浓度)/反应前甲基蓝染料浓度×100%
吸附量(mmol/g)=(反应前甲基蓝染料浓度-反应后甲基蓝染料浓度)×污水体积/吸附剂加入量
上述计算方法中，反应后甲基蓝染料浓度(即吸附后的污水中甲基蓝染料的浓度)可采用紫外可见分光光度计来测量，在实际应用中反应前甲基蓝染料浓度(即吸附前的污水中甲基蓝染料的浓度)也可采用紫外可见分光光度计来测量。
与现有技术相比，本发明方法具有如下优点：
1、所使用的吸附剂材料廉价易得，可自制或在市场上购买，具有环境友好的特性，不会造成二次污染，加入少量的吸附剂即可快速、高效去除甲基蓝染料，产生废渣少，大大减少了后续处理步骤。含甲基蓝染料的污水经本发明方法处理后，即成为符合国家生活用水标准的水体;
2、采用纯氧化锌或掺杂的氧化锌基材料作为吸附剂，具有优良的吸附量，对甲基蓝染料的去除率高，其吸附量可达4~50mmol/g，明显高于现有其他吸附材料的吸附量;对甲基蓝染料的去除率可达70~100%。其中，掺杂的氧化锌基材料中的掺杂物为Al、Ti、Ga、B中的一种或多种，纳米或微米尺度的掺杂的氧化锌基材料具有更规整的形貌和更大的比表面积，在溶液中分散均匀，增大在吸附过程中与甲基蓝染料的有效接触，从而提高其对甲基蓝染料的吸附量;
3、污水温度和pH值对吸附剂的吸附量影响不大，可以广泛应用于不同条件下甲基蓝染料的有效去除，不需要严格控制反应温度和对污水pH值的预处理，从而减少工序，降低成本。