十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用的制作方法

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十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用,本发明由以下步骤制备而得:步骤一,制备核桃壳粉末;步骤二,制备改性液;步骤三,改性:将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末中,升温搅拌后将反应液转移至超声波反应器中反应,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,烘至恒重,研磨过筛即得本发明成品。本发明对偶氮染料活性艳红K-2BP有优异吸附容量,饱和吸附量可高达203.5mg/g,是未改性核桃壳的4~5倍,且原料来源丰富、成本低廉易再生。本发明制备方法简单易行,在印染废水处理领域具有非常广阔的应用前景。
【专利说明】十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于改性吸附剂材料制备领域,具体涉及一种十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]近年来,随着乡镇企业的飞速发展和农村城镇建设的进一步加快,水资源的需求量不断增加,但相伴产生的是各种生活污水、工业废水的排放日渐增加,特别是偶氮染料对生态环境和人类健康的影响日益严重,对其进行相应处理已成为环境治理中越来越突出的问题。传统的处理染料废水的方法有膜分离法、絮凝法、电化学法、生物法、高级氧化法和活性炭吸附法等。其中活性炭吸附因其方法简单,操作简易和去除效率高等诸多优势已成为目前应用最广的染料废水处理技术,但耗量大、成本高及再生会产生二次污染等不良因素限制了其进一步的发展应用。
[0003]寻找一种成本低廉、易获得和吸附效果好的农林废弃物作为吸附剂来处理各种偶氮印染废水具有理论及实际意义。许多学者使用农林副产物,如蔗渣、香蕉皮、花生壳、茶叶废渣、甘蔗渣、杏仁壳、柚子皮和秸杆等,经过一系列物理化学改性处理,制备了廉价、选择吸附性高的吸附剂,且已证明其具有良好的效果。
[0004]余纯丽等人在《安徽农业科学》,2009,37 (20):9618-9620发表的“甲醛改性花生壳对亚甲基蓝的吸附特性研究” 一文中,通过甲醛改性花生壳对亚甲基蓝的吸附试验,制得对亚甲基蓝有很好吸附性的的吸附材料,但仍存在对染料的吸附量太小、耗材大的不足;中国专利CN200510040485.8,一种阳离子吸附剂的制备方法及应用,该专利将粉碎后的秸杆用柠檬酸改性,回流12个小时,过滤,蒸馏水洗至中性,该制备方法存在整个过程工艺复杂、改性添加剂用量大、成本高的不足;中国专利CN201010243990.3,一种用芭蕉芋渣制备阳离子型吸附剂的方法,先将碱液与芭蕉芋渣进行搅拌,再加入环氧丙基三甲基氯化铵搅拌30min,于烘箱中反应后用盐酸调pH至中性,过滤,洗涤,真空干燥而得,该方法存在原料有限、原料收集困难、制备过程繁琐等不足;黄江盛等人在“茶叶质铁对活性艳红K-2BP染料和活性嫩黄K-6G染料的吸附性能研究”一文中谈及用改性茶叶与Fe3+反应,制得吸附材料茶叶质铁,但对两种染料的吸附量都较低,且最佳PH接近1,难以推广使用。
[0005]尽管目前已有关于利用阳离子表面活性剂改性而得的吸附剂,但多数都存在对偶氮染料吸附能力差的缺点,如中国专利CN201210017766.1,一种磁性壳聚糖/阳离子表面活性剂改性沸石吸附剂及其制备方法和应用,其对刚果红的吸附量仅为84mg/g;专利CN201110219902.0,一种染料吸附剂的制备方法及应用,所制作的生物吸附剂投加量为15g/L时对染料脱色率仅为78%,即所制备的吸附剂对染料的吸附量不高;论文Adsorptionof dye from wastewater using chitosan-CTAB modified bentonites.中同样米用了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵来对壳聚糖进行改性,但其对染料弱酸猩红的最大吸附量也仅为102.0mg/g。[0006]为了克服这些不足,本发明将比表面积大、机械强度高、化学稳定性良好和易再生的核桃壳用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵进行改性,用其吸附偶氮染料。

【发明内容】

[0007]解决的技术问题:本发明克服现有技术的不足而提出一种十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂及其制备方法和应用,本发明利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对比表面积大、机械强度高、化学稳定好和易再生的核桃壳进行改性,得到对偶氮染料活性艳红K-2BP有优异吸附容量的改性核桃壳吸附剂。
[0008]技术方案:本发明以生物质材料核桃壳为原料,使用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对其进行改性,制备一种十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂,制得的吸附剂为棕褐色粉末。
[0009]本发明十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂,由以下步骤制备而得:
[0010]步骤一,制备核桃壳粉末:
[0011 ] 将洗净的核桃壳粉碎过筛,得核桃壳粉末;
[0012]步骤二,制备改性液:
[0013](I)改性液A的制备:在50?75°C下,将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为0.05?1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ;
[0014](2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为I?5,所得溶液即为改性液B ;
[0015](3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为4?10:1,搅拌混合均勻,即得改性液;
[0016]步骤三,改性:
[0017]将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末中,于45?75°C下搅拌I?4小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定45?75°C,超声30?60min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于65?85°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
[0018]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0019]步骤一,制备核桃壳粉末:
[0020]将洗净的核桃壳粉碎过筛,得核桃壳粉末;
[0021]步骤二,制备改性液:
[0022](I)改性液A的制备:在50?75°C下,将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为0.05?1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ;
[0023](2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为I?5,所得溶液即为改性液B ;
[0024](3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为4?10:1,搅拌混合均勻,即得改性液;
[0025]步骤三,改性:
[0026]将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末中,于45?75°C下搅拌I?4小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定45?75°C,超声30?60min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于65?85°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
[0027]所述的十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,步骤一中所述洗净的核桃壳通过以下方法制备而得:将核桃壳用开水煮沸60?120min,除去瓤以及果肉;用去离子水浸泡7?14天,每日更换,以去除黏着的灰尘和残留的果肉,后于65?105°C下烘干24?48h。
[0028]所述步骤一和步骤三中粉碎后的核桃壳粉末的粒径为65?200微米。
[0029]所述步骤二(2)中使用盐酸将异丙醇pH值调节为2.5?3.5。
[0030]所述异丙醇为分析纯。
[0031]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂在吸附废水中偶氮染料中的应用。
[0032]所述的十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂在吸附废水中偶氮染料中的应用,所述偶氮染料为活性艳红K-2BP。
[0033]有益效果:本发明较好地利用了核桃壳粉比表面积大、机械强度高和化学稳定好的特点,用十六烷基三甲基溴化铵对其进行改性,得到对偶氮染料活性艳红K-2BP有优异吸附容量的改性核桃壳吸附剂,饱和吸附量可高达203.5mg/g,是未改性核桃壳的4?5倍,且原料来源丰富、成本低廉易再生;本发明制备方法简单易行,在印染废水处理领域具有非常广阔的应用前景。
【专利附图】

【附图说明】:
[0034]图1为改性核桃壳吸附剂对染料废水中活性艳红K-2BP吸附量和去除率随pH值的变化规律图;
[0035]图2为改性前后核桃壳对染料废水中活性艳红K-2BP吸附量随pH值的变化规律图;
[0036]图3为改性核桃壳吸附剂对染料废水中活性艳红K-2BP的去除率与改性吸附剂用量的关系图;
[0037]图4为改性核桃壳吸附剂对染料废水中活性艳红K-2BP的去除率与吸附时间的关系图;
[0038]图5为改性核桃壳吸附剂对染料废水中活性艳红K-2BP的吸附量和去除率随染料废水初始浓度的变化图;
[0039]图6为改性前后核桃壳对染料废水中活性艳红K-2BP的吸附量随染料初始浓度的变化关系图;
[0040]图7为未改性核桃壳吸附剂的扫描电镜图;
[0041]图8为改性核桃壳吸附剂的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0042]以下的实施例是本发明的进一步说明,而不是限制本发明的范围。
[0043]实施例1:
[0044]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0045]步骤一,制备核桃壳粉末:[0046]于当地农贸市场购得少量核桃,去瓤留壳,并去掉内侧的果皮和种皮,将核桃壳用开水煮沸120min,除去剩余的瓤以及果皮;用去离子水浸泡7天,每日更换,以去除黏着的灰尘和残留的果肉;一周后于105°C下烘干24h,经植物样品粉碎机粉碎后过筛取粒径为65?75微米的粉末,装入广口瓶中备用;
[0047]步骤二,制备改性液:
[0048](I)改性液A的制备:在65°C下,将2g阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ;
[0049](2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为3,所得溶液即为改性液B ;
[0050](3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为
4:1,搅拌混合均匀,即得改性液;
[0051]步骤三,改性:
[0052]将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的5g核桃壳粉末中,于75°C水浴加热并搅拌4小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定45°C,超声30min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于65°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
[0053]实施例2:
[0054]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0055]步骤一,制备核桃壳粉末:
[0056]于当地农贸市场购得少量核桃,去瓤留壳,并去掉内侧的果皮和种皮,将核桃壳用开水煮沸120min,除去剩余的瓤以及果皮;用去离子水浸泡7天,每日更换,以去除黏着的灰尘和残留的果肉;一周后于105°C下烘干48h,经植物样品粉碎机粉碎后过筛取粒径为65?75微米的粉末,装入广口瓶中备用;
[0057]步骤二,制备改性液:
[0058](I)改性液A的制备:在50°C下,将2g阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ;
[0059](2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为3,所得溶液即为改性液B ;
[0060](3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为10:1,搅拌混合均匀,即得改性液;
[0061]步骤三,改性:
[0062]将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末5g中,于75°C水浴加热并搅拌4小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定45°C,超声60min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于65°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
[0063]实施例3:
[0064]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0065]步骤一,制备核桃壳粉末:
[0066]于当地农贸市场购得少量核桃,去瓤留壳,并去掉内侧的果皮和种皮,将核桃壳用开水煮沸60min,除去剩余的瓤以及果皮;用去离子水浸泡10天,每日更换,以去除黏着的灰尘和残留的果肉;一周后于65°C下烘干24h,经植物样品粉碎机粉碎后过筛取粒径为75?125微米的粉末,装入广口瓶中备用;
[0067]步骤二,制备改性液:
[0068](I)改性液A的制备:在75°C下,将0.05g阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为0.05%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ;
[0069](2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为3,所得溶液即为改性液B ;
[0070](3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为10:1,搅拌混合均匀,即得改性液;
[0071]步骤三,改性:
[0072]将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末5g中,于75°C水浴加热并搅拌I小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定45°C,超声30min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于85°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
[0073]实施例4:
[0074]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0075]步骤一,制备核桃壳粉末:
[0076]于当地农贸市场购得少量核桃,去瓤留壳,并去掉内侧的果皮和种皮,将核桃壳用开水煮沸60min,除去剩余的瓤以及果皮;用去离子水浸泡10天,每日更换,以去除黏着的灰尘和残留的果肉;一周后于65°C下烘干24h,经植物样品粉碎机粉碎后过筛取粒径为75?125微米的粉末,装入广口瓶中备用;
[0077]步骤二,制备改性液:
[0078](I)改性液A的制备:在75°C下,将0.05g阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为0.05%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ;
[0079](2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为1,所得溶液即为改性液B ;
[0080](3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为10:1,搅拌混合均匀,即得改性液;
[0081]步骤三,改性:
[0082]将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末5g中,于45°C水浴加热并搅拌I小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定45°C,超声30min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于65°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
[0083]实施例5:
[0084]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0085]步骤一,制备核桃壳粉末:
[0086]于当地农贸市场购得少量核桃,去瓤留壳,并去掉内侧的果皮和种皮,将核桃壳用开水煮沸90min,除去剩余的瓤以及果皮;用去离子水浸泡14天,每日更换,以去除黏着的灰尘和残留的果肉;一周后于85°C下烘干36h,经植物样品粉碎机粉碎后过筛取粒径为75?125微米(120目?200目)的粉末,装入广口瓶中备用;[0087]步骤二,制备改性液:
[0088](I)改性液A的制备:在50°C下,将0.1g阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为0.1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ;
[0089](2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为2.5,所得溶液即为改性液B ;
[0090](3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为5:1,搅拌混合均匀,即得改性液;
[0091]步骤三,改性:
[0092]将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末5g中,于45°C水浴加热并搅拌4小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定75°C,超声60min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于85°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
[0093]实施例6:
[0094]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0095]步骤一,制备核桃壳粉末:
[0096]于当地农贸市场购得少量核桃,去瓤留壳,并去掉内侧的果皮和种皮,将核桃壳用开水煮沸90min,除去剩余的瓤以及果皮;用去离子水浸泡14天,每日更换,以去除黏着的灰尘和残留的果肉;一周后于85°C下烘干36h,经植物样品粉碎机粉碎后过筛取粒径为125?200微米的粉末,装入广口瓶中备用;
[0097]步骤二,制备改性液:
[0098](I)改性液A的制备:在50°C下,将0.1g阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于离子水中,配制质量分数为0.1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ;
[0099](2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为5,所得溶液即为改性液B ;
[0100](3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为5:1,搅拌混合均匀,即得改性液;
[0101]步骤三,改性:
[0102]将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末5g中,于75°C水浴加热并搅拌I小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定75°C,超声40min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于65°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
[0103]实施例7:
[0104]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0105]步骤一,制备核桃壳粉末:
[0106]于当地农贸市场购得少量核桃,去瓤留壳,并去掉内侧的果皮和种皮,将核桃壳用开水煮沸90min,除去剩余的瓤以及果皮;用去离子水浸泡14天,每日更换,以去除黏着的灰尘和残留的果肉;一周后于105°C下烘干48h,经植物样品粉碎机粉碎后过筛取粒径为65?75微米的粉末,装入广口瓶中备用;
[0107]步骤二,制备改性液:
[0108](I)改性液A的制备:在75°C下,将0.1g阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为0.1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ;
[0109](2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为5,所得溶液即为改性液B ;
[0110](3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为5:1,搅拌混合均匀,即得改性液;
[0111]步骤三,改性:
[0112]将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末5g中,于75°C水浴加热并搅拌2小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定45°C,超声60min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于65°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
[0113]实施例8:
[0114]十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,包括以下步骤:
[0115]步骤一,制备核桃壳粉末:
[0116]于当地农贸市场购得少量核桃,去瓤留壳,并去掉内侧的果皮和种皮,将核桃壳用开水煮沸90min,除去剩余的瓤以及果皮;用去离子水浸泡14天,每日更换,以去除黏着的灰尘和残留的果肉;一周后于105°C下烘干48h,经植物样品粉碎机粉碎后过筛取粒径为65~75微米(200目~220目)的粉末,装入广口瓶中备用;
[0117]步骤二,制备 改性液:
[0118](I)改性液A的制备:在65°C下,将0.1g阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为0.1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ;
[0119](2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为3.5,所得溶液即为改性液B ;
[0120](3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为5:1,搅拌混合均匀,即得改性液;
[0121]步骤三,改性:
[0122]将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末5g中,于60°C水浴加热并搅拌2小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定60°C,超声60min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于70°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
[0123]利用实施例1-8中制备的改性核桃壳吸附剂吸附染料废水溶液中的活性艳红K-2BP。各实施例的吸附试验条件如下:
[0124]活性艳红K-2BP染料废液浓度为200mg/L,向废水中加入改性核桃壳吸附剂后于25°C恒温振荡器中振荡120min,振荡速度为180rpm。
[0125]待吸附达到平衡后,取出溶液,并用高速离心机离心后,测定上清液中残余活性艳
红K-2BP的浓度,根据下式β = (Cil 1 W求出吸附量。式中:Q为吸附量(mg/g),Ctl为吸

W
附前溶液中活性艳红K-2BP的浓度(mg/L),Ce为吸附后溶液中活性艳红K-2BP的浓度(mg/L), V为溶液体积(L),W为吸附剂质量(g)。
[0126]应用例1:[0127]将实例I所得改性核桃壳吸附剂应用于吸附试验中,改性核桃壳吸附剂投加量为2g/L,调节pH为3.07,试验结果:改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为 99.46%ο
[0128]应用例2:
[0129]将实例2所得改性核桃壳吸附剂应用于吸附试验中,改性核桃壳吸附剂投加量为lg/L,调节pH为3.07,试验结果:改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为 80.49% ;
[0130]吸附剂投加量为2g/L,调节pH为3.07,试验结果:改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为92.94%。
[0131]应用例3:
[0132]将实例3所得改性核桃壳吸附剂应用于吸附试验中,改性核桃壳吸附剂投加量为lg/L,调节pH为3.07,试验结果:改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为 66.32% ;
[0133]吸附剂加入量为2g/L,调节pH为3.07时的试验结果:改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为82.54%。
[0134]应用例4:
[0135]将实例4所得改性核桃壳吸附剂应用于吸附试验中,改性核桃壳吸附剂投加量为2g/L,调节pH为2.72,试验结果:改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为 89.56% ;
[0136]吸附剂加入量为2g/L,调节pH为6.17 (初始pH值),试验结果:改性核桃壳阳离子吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为61.06%。
[0137]应用例5:
[0138]将实例5所得改性核桃壳吸附剂应用于吸附试验中,改性核桃壳吸附剂投加量为2g/L,调节pH为3.07,试验结果:改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为 92.25%。
[0139]应用例6:
[0140]将实例6所得改性核桃壳吸附剂应用于吸附试验中,改性核桃壳吸附剂投加量为2g/L,调节pH为3.07,试验结果:改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为 86.92%。
[0141]应用例7:
[0142]将实例7所得改性核桃壳吸附剂应用于吸附试验中,改性核桃壳吸附剂投加量为2g/L,调节pH为3.07,试验结果:改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为 98.95%。
[0143]应用例8
[0144]将实例8所得改性核桃壳吸附剂应用于吸附试验中,改性核桃壳吸附剂投加量为2g/L,调节pH为3.07,试验结果:改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP染料溶液的去除率为99.15%。综上所述,在相同实验条件下,实施例1制得的改性核桃壳吸附剂对染料废水溶液中的活性艳红K-2BP有较好的吸附性能。
[0145]下面以实施例1制得的改性核桃壳吸附剂为例,考察不同条件下改性吸附剂对废水中活性艳红K-2BP的去除情况。
[0146](I) pH 的影响:
[0147]在室温下,活性艳红K-2BP溶液的初始浓度为200mg/L,调节pH为1.5?10,改性核桃壳加入量为2g/L,160rpm振荡吸附240min。如图1所示,改性核桃壳对染料废水中活性艳红K-2BP的吸附受溶液初始pH的影响较大,pH小于3时吸附量都处在比较高的水平;pH为3?10,吸附量和去除率均开始急速下降,根据对pH影响因素的探究,并同时考虑经济性和可行性,改性核桃壳吸附的适宜pH为3.0。
[0148]如图2所示,pH值对改性前后核桃壳对染料废水中活性艳红K-2BP的吸附量的影响,对比发现,改性核桃壳对活性艳红K-2BP的吸附量有明显增加,在pH为3时,约为未改性核桃壳的12倍。
[0149](2)吸附剂加入量的影响:
[0150]在室温下,分别将不同质量的改性核桃壳吸附剂加入至初始浓度为200mg/L、pH为3的活性艳红K-2BP溶液中,160rpm下振荡吸附210min。如图3所示,随着改性核桃壳吸附剂加入量的增加,其对活性艳红K-2BP的去除率也不断增大。综合考虑吸附量及成本因素,选择改性核桃壳的加入量为2g/L。
[0151](3)吸附时间的影响:
[0152]在室温下,将初始浓度为200mg/L的活性艳红K-2BP溶液的pH调节为3,吸附剂加入量为2g/L,160rpm下振荡吸附O?360min。如图4所示,改性核桃壳吸附剂对活性艳红K-2BP的去除率随吸附时间的增加而增加,O?IOmin吸附速率较快,后逐渐变缓,IOmin时吸附去除率就已达88.9%, 20min后基本达到吸附平衡,所以选择吸附时间为20min。
[0153](4)染料初始浓度的影响:
[0154]在室温下,取一系列初始浓度为25?2000mg/L、pH为3的染料废水,改性核桃壳吸附剂加入量为2g/L,于恒温振荡器中160rpm振荡20min。如图5所示,在初始浓度为O?500mg/L时改性核桃壳吸附剂对偶氮染料活性艳红K-2BP的吸附量迅速增加,最后随着吸附点位逐渐饱和而达到饱和吸附量为203.5mg/g,而去除率随染料初始浓度的增加而下降,这是由于改性吸附剂投加量一定,其表面的吸附位点被染料填充后导致去除率下降。
[0155]在室温下,取两组一系列初始浓度为25?2000mg/L、pH为3的染料废水,分别加入改性核桃壳吸附剂和未改性核桃壳吸附剂,加入量为2g/L,于恒温振荡器中160rpm振荡20min如图6所示,用十六烷基三甲基溴化铵改性后的核桃壳吸附剂对偶氮染料活性艳红K-2BP有优异吸附容量,饱和吸附量可高达203.5mg/g,是未改性核桃壳的4?5倍,这是因为在经过该方法改性后阳离子表面活性剂通过离子键可以嵌入核桃壳空隙,在整个核桃壳表面形成表面活性剂层,不仅因阳离子表面活性剂的疏水性增强了对有机染料活性艳红K-2BP的吸附,此外,核桃壳表面的非极性表面通过范德华力吸附了溶液中表面活性剂的疏水性烷基端,改变了核桃壳表面化学特性,使改性后的核桃壳电负性增强,从而对阴离子染料的吸附能力增强。
[0156]图7和图8分别为未改性核桃壳吸附剂和改性核桃壳吸附剂的扫描电镜图,放大倍数10000倍。对比两幅图可以发现,经改性的核桃壳吸附剂相比未改性的核桃壳吸附剂表面光滑,是因为改性剂即十六烷基三甲基溴化铵化学作用成功附在了核桃壳表面。
【权利要求】
1.十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂,其特征在于由以下步骤制备而得: 步骤一,制备核桃壳粉末: 将洗净的核桃壳粉碎过筛,得核桃壳粉末; 步骤二,制备改性液: (O改性液A的制备:在5(T75°C下,将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为0.05^1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ; (2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为f5,所得溶液即为改性液B ; (3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为 10:I,搅拌混合均匀,即得改性液; 步骤三,改性: 将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末中,于45~75°C下搅拌f 4小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定45~75°C,超声3(T60min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于65~85°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
2.十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤: 步骤一,制备核桃壳粉末: 将洗净的核桃壳粉碎过筛,得核桃壳粉末; 步骤二,制备改性液: (O改性液A的制备:在5(T75°C下,将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中,配制质量分数为0.05^1%的十六烷基三甲基溴化铵水溶液,即为改性液A ; (2)改性液B的制备:用盐酸调节异丙醇pH值为f5,所得溶液即为改性液B ; (3)混合:搅拌下将改性液B滴加至改性液A中,改性液A与改性液B的体积比为 10:I,搅拌混合均匀,即得改性液; 步骤三,改性: 将步骤二所得改性液逐滴加入至步骤一制备的核桃壳粉末中,于45~75°C下搅拌f 4小时,将反应液转移至超声波反应器中,温度设定45~75°C,超声3(T60min,反应结束后过滤,得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂粗品,用去离子水洗涤至中性,于65~85°C下烘至恒重,研磨过筛即得十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂成品。
3.根据权利要求2所述的十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,其特征在于步骤一中所述洗净的核桃壳通过以下方法制备而得:将核桃壳用开水煮沸6(Tl20min,除去瓤以及果肉;用去离子水浸泡疒14天,每日更换,以去除黏着的灰尘和残留的果肉,后于65~105°C下烘干24~48h。
4.根据权利要求2所述的十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,其特征在于:步骤一和步骤三中粉碎后的核桃壳粉末的粒径为65~200微米。
5.根据权利要求2所述的十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,其特征在于步骤二(2)中使用盐酸将异丙醇pH值调节为2.5^3.5。
6.根据权利要求2所述的十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂的制备方法,其特征在于所述异丙醇为分析纯。
7.十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂在吸附废水中偶氮染料中的应用。
8.根据权利要求7所述的十六烷基三甲基溴化铵改性核桃壳吸附剂在吸附废水中偶氮染料中的应用,其特征在于 所述偶氮染料为活性艳红K-2BP。
【文档编号】B01J20/24GK103464111SQ201310367160
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】操家顺, 林俊雄, 方芳, 胡海兰, 马宏伟, 谢玉洁, 周明 申请人:河海大学, 南京河海科技有限公司
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