水葫芦基水热炭吸附剂去除水中结晶紫染料的方法与流程

本发明属于水处理技术领域，具体是涉及一种利用水葫芦水热炭吸附剂去除水中结晶紫染料的方法。

背景技术：

我国是纺织印染大国，据不完全统计，我国日排放印染废水量为(300～400)×10⁴t，是行业排污大户之一。与发达国家相比，我国纺织印染业单位耗水量是发达国家的2～3倍，单位排污总量是发达国家的1.2～1.8倍。与其他行业相比，纺织印染业不但耗水量大，而且污染严重。

结晶紫(crystal violet)，又名甲紫，是目前使用最广的一种人工合成碱性染料，属于三苯甲烷类染料，在工业、生物学、医学方面上应用广泛，染料废水具有色度大、有机污染物含量高、组分复杂、水质变化和生物毒性大，以及难生化降解，并朝着抗光解、抗氧化的方向发展等特点，许多染料和它们的代谢物都有毒性，对水生生物和人类会产生致畸、致癌及致突变的后果，所以染料的损失不仅会造成巨大的经济损失，还严重的污染环境。

目前染料废水处理方法主要有物化法、化学法和生化法，并取得一定的成效，然而以上方法都存在不足之处，或去除效果不佳、或操作不便，或对染料废水适应性不强等。活性炭是最早应用，也是最优良的脱色吸附剂，但价格较贵。生物质炭具有发达的孔隙结构、高的比表面积以及丰富的表面官能团等特点，这使生物质炭在生物吸附领域有广泛的应用前景。

水葫芦又名凤眼莲，原产巴西，亚洲热带地区也已广泛生长，喜欢温暖湿润、阳光充足的环境，适应性也很强，具有一定的耐寒能力，生于海拔200-1500米的水塘、沟渠及稻田中。水葫芦曾一度被很多国家引进，广泛分布于世界各地，虽说水葫芦本身有很强的净化污水能力，但水葫芦繁殖速度极快，生长时会消耗大量溶解氧，大量的水葫芦覆盖河面，容易造成水质恶化，影响水底生物的生长。同时，水葫芦能够吸附重金属等有毒物质，死亡后对水体构成二次污染，影响人畜饮用水安全。滇池、太湖、黄浦江及武汉东湖等著名水体，均出现过水葫芦泛滥成灾的情况，耗费巨资也无法根治。生物质水热炭化处理很容易破坏微生物细胞，使水葫芦中的有机物水解，随着水热反应温度和压力的增加，颗粒间碰撞增大导致胶体机构的破坏。水葫芦作为一种产量巨大的高含水率水生植物，其生物质水热炭化具有污染防治和碳减排的双重效益。如果将水葫芦用于制备生物质水热炭，其前景非常广阔。在本专利中，提供了利用水葫芦制备生物质水热炭吸附剂去除印染水中结晶紫的有效方法，不仅可以减轻水葫芦疯狂生长而对环境造成的污染，还可以变废为宝，去除水中的结晶紫染料，以废治废，实现污泥资源的有效利用和水环境保护。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高效环保的利用水葫芦基水热炭吸附去除水中结晶紫染料的方法。

一种水葫芦基水热炭吸附剂，其制备方法包括以下步骤：

将水葫芦加水放入绞肉机中搅成泥状，放入反应釜中，盖上反应釜盖，向反应釜中通氮气3-5分钟，使釜体中形成无氧环境，在180-220℃下反应2.5-6小时生成水葫芦基水热炭，离心并用水清洗数次，干燥，即得到水葫芦基水热炭吸附剂。

上述水葫芦基水热炭吸附剂用于去除水中的结晶紫。

制备条件中的温度优选180℃、时间优选3h。

将水葫芦基水热炭吸附剂加入到初始浓度为100-400mg/L的结晶紫溶液中，在10-30℃条件下震荡吸附24h，离心使固液分离。将液体收集到废液桶，统一处理。

上述水葫芦基水热炭吸附剂用于去除水中结晶紫时，投加量优选1.6g/L，吸附温度优选15-20℃。

本发明的有益效果体现在：

(1)本发明的水葫芦基水热炭吸附剂具有较好的吸附性能,对水中结晶紫有较高的去除率，15-20℃时可去除水中95％的结晶紫染料，最高去除率甚至达到了99.4％，吸附量高达220mg/g。

(2)与化学沉淀、膜分离、氧化还原、生物降解等方法相比，本发明的利用水葫芦基水热炭吸附去除水中结晶紫的方法，操作简单，成本低廉，无二次污染，具有产业化前景。

(3)本发明制备的水葫芦基水热炭吸附剂,避免了水葫芦疯狂生长而造成的水质恶化，减轻了环境负荷，实现了水葫芦的资源化利用和水环境保护。

附图说明

图1为结晶紫初始浓度对水葫芦基水热炭吸附去除结晶紫效果的影响。

图2为吸附剂投加量对水葫芦基水热炭吸附去除结晶紫效果的影响。

图3为水葫芦基水热炭的扫描电镜图片

具体实施方式

实例一：将水葫芦搅成泥状，在200℃下反应3h，将产物取出后离心使固液分离，再用清水洗数次，将固体取出在105℃下干燥24h,得到1号水葫芦基水热炭吸附剂。

取1号水葫芦基水热炭吸附剂加入到初始浓度为150mg/L的结晶紫染料水中，吸附剂投加量分别为0.8、1.0、1.2、1.4、1.6g/L，即25ml结晶紫溶液分别对应0.02、0.025、0.03、0.035、0.04g吸附剂，在20℃条件下震荡吸附24h，离心使固液分离。将液体收集到废液桶，统一处理。

吸附剂投加量对结晶紫去除效果的影响如图1所示。

实例二：将水葫芦搅成泥状，在180℃下反应5h，将产物取出后离心使固液分离，再用清水洗数次，将固体取出在105℃下干燥24h,得到2号水葫芦基水热炭吸附剂。

取2号水葫芦基水热炭吸附剂加入到初始浓度为100、150、200、250、300、350mg/L的结晶紫染料水中，吸附剂投加量为1.6g/L，即25ml结晶紫溶液对应0.04g吸附剂，在15℃条件下震荡吸附24h，离心使固液分离。将液体收集到废液桶，统一处理。

结晶紫初始浓度对结晶紫去除效果的影响如图2所示。

实例三：将水葫芦搅成泥状，在200℃下反应4h，将产物取出后离心使固液分离，再用清水洗数次，将固体取出在105℃下干燥24h,得到3号水葫芦基水热炭吸附剂。

本实施例水葫芦基水热炭的扫描电镜图片如图3所示，由图可看出，水葫芦生物质炭的形态类似于疏松的棉花状絮体，其表面深浅不一，凹凸不平，十分粗糙，有利于吸附剂对污染物的吸附。