一种利用油茶饼去除废水中染料的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用油茶饼去除废水中染料的方法，属于废水处理【技术领域】。所述方法包括：清洗油茶饼后，粉碎过筛，得到油茶饼吸附剂；将所述油茶饼吸附剂加入到含活性红15和氯化钠的废水中，在20～50℃下搅拌或振荡24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成对废水中活性红15的吸附。本发明所述方法中，油茶饼吸附剂吸附去除废水中活性红15染料在20℃下活性红15染料最大单分子层吸附量为74.63mg/g，操作简单，成本低廉，高效环保。
【专利说明】一种利用油茶饼去除废水中染料的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废水处理【技术领域】，涉及一种利用油茶饼去除废水中染料的方法，特别是涉及一种利用油茶饼吸附剂去除废水中活性红15染料的方法。
【背景技术】
[0002]印染废水是我国主要有害工业废水之一，按来源分为印染工业废水和染料生产废水。据统计，现已有10000多种商品染料在纺织、造纸、橡胶、塑料、皮革、化妆品、制药和食品工业等行业广泛地应用。如此广泛地使用染料致使大量的染料废水排放到自然水体中。染料废水中的大部分污染物是合成有机物，处理难度较大，可生化性差。染料废水中含有多种具有生物毒性或导致“三致”(致癌、致畸、致突变)性能的有机物，一直是工业废水处理难点。除此之外，染料的色度污染更为严重，即使浓度很低(如lmg/L)也会严重影响透光度，进而破坏生态系统。大量未经任何处理或处理不达标的染料废水对人类、动植物和自然水体造成了不可估量的巨大危害。活性红15 (C.1.Reactive Redl5)，是一种偶氮染料，具有色泽鲜艳和耐水洗等特点，广泛应用于棉纺织品和化纤织品的染色工艺。偶氮染料由于具有偶氮键及苯环结构，在质量浓度低于lmg/L的情况下仍会使废水维持持久的色度，并且偶氮染料及其降解中间产物很多是有毒、难降解的三致物质，会对环境造成严重的污染。
[0003]生物吸附法是一种典型的低成本吸附，它是采用死的/没有活性的生物物质或者源于生物的材料去除有机或者无机的污染物如金属、染料以及臭味等，是一种新兴的处理废水污染物的方法。生物吸附法作为处理废水的一项新技术，与其他同类技术相比具有如下优点:(1)不会引入新的污染物，对环境友好；(2)投资小，运行费用低；(3)生物吸附剂价格低廉、可再生、易获取、原材料来源广泛。随着人们对环境保护以及可持续发展要求的不断提高，基于“以废治废”理念的环境友好型污染物处理技术成为国内外研究和努力的方向。农林废弃物资源丰富，但大多被焚烧、填埋或丢弃，如秸杆等农业废弃物在田间焚烧，食品加工的副产品如壳、皮等被当作垃圾填埋，林业产品加工产生的木屑、锯末等被直接丢弃，不仅污染了环境，还造成了资源的严重浪费。近年来，廉价高效生物吸附剂的开发利用成为国内外的研究热点问题。细菌、真菌、藻类、农林业废弃物、工业废弃物等已经被研究开发成吸附剂。研究发现，不少农林业废弃物只需进行简单处理就可以具备吸附废水中染料的良好性能，因此可以作为廉价的生物吸附剂。近年来，研究者提出多种利用农林废弃物制备廉价高效生物吸附剂的方法，这些农林废弃物包括竹屑、柚子皮、栗子壳、葵花秸杆、核桃壳、木屑等。
[0004]油茶是我国南方重要的木本油料树种，是世界四大木本食用油源树种之一，与油棕、橄榄、椰子齐名。全球油茶籽油产量的90%以上来自中国。公元前100多年汉武帝时，中国开始栽种油茶，至今已有2000多年历史。《全国油茶产业发展规划(2009~2020年)》指出，截止2009年，我国油茶面积约有4500万亩，油茶籽年产量100万吨左右，年产茶油约26万吨。油茶饼，又称茶饼、茶柏、枯饼等，是油茶籽榨油后所得到的残余物，其产量相当于茶油的3倍。由于油茶饼味苦，目前基本上被废弃，造成了很大的资源浪费。若利用油茶饼制备吸附剂处理废水中活性红15，不仅变废为宝，而且为染料废水处理提供一种新的生物吸附材料，达到“以废治废”的效果。目前，已有利用油茶饼作为重金属镍(冉秀芝，袁红江，全学军.油茶饼柏生物吸附剂对Ni2+的吸附性能[J],化工学报.2011(04):986 - 993.)吸附剂的研究，但利用油茶饼处理染料废水的研究未见报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种高效、低成本的利用油茶饼吸附剂去除废水中活性红15染料的方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]一种利用油茶饼去除废水中染料的方法，包括:
[0008]步骤一:将油茶饼清洗后，于60~100°C下干燥12~36h ；
[0009]步骤二:将干燥后油茶饼粉碎，过筛至粒径为0.3~0.6_，得到油茶饼吸附剂；
[0010]步骤三:将所述油茶饼吸附剂加入到含活性红15和氯化钠的废水中，在20~50°C下搅拌或振荡24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成对废水中活性红15的吸附；
[0011]所述油茶饼吸附剂在所述废水中含量为2~6g/L。
[0012]其中，所述油茶饼清洗使用蒸馏水清洗去除杂质。
[0013]所述废水中氯化钠的质量百分比浓度为O~30%。
[0014]所述废水中活性红15的质量浓度不超过300mg/L，优选不超过250mg/L。
[0015]所述废水的起始pH值为I~11，优选为I~5。
[0016]所述废水中氯化钠含量优选为O %。
[0017]本发明的有益效果是:
[0018]本发明所述方法中，油茶饼吸附剂吸附去除废水中活性红15染料在20°C下活性红15染料最大单分子层吸附量为74.63mg/g，符合循环经济的理念，开辟了油茶饼资源化的新途径，且来源丰富、价格低廉。本发明所述方法解决了环境污染问题，使受活性红15污染的废水得到净化，对环境友好且不造成二次污染。在保护环境的前提下，达到变废为宝、以废(农业废弃物)治废(染料废水)的效果，一举多得。
[0019]本发明所述方法操作简单，成本低廉，高效环保。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为废水初始pH对油茶饼吸附剂吸附去除废水中活性红15染料效果的影响；
[0021]图2为废水中氯化钠浓度对油茶饼吸附剂吸附去除废水中活性红15染料效果的影响；
[0022]图3为废水中活性红15染料的吸附去除效果与活性红15染料初始浓度和吸附时间的关系曲线；
[0023]图4为不同活性红15染料初始浓度下，温度对油茶饼吸附剂吸附去除废水中活性红15染料效果的影响；
[0024]图5为油茶饼吸附剂吸附去除废水中活性红15染料的LangmuiH朗格缪尔)吸附等温线；
[0025]图6为油茶饼吸附剂吸附去除活废水中活性红15染料的Temkin (特姆金)吸附等温线；
[0026]图7为油茶饼吸附剂的红外光谱(FTIR)图。
[0027]图8a~8c为油茶饼吸附剂的扫描电镜(SEM)图。
【具体实施方式】
[0028]以下结合具体实施例来进一步说明本发明。应该指出，以下详细说明都是示例性的，本发明并不局限于此。本文所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属【技术领域】的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0029]以下实施例中是根据以下公式计算吸附容量:
[0030]p(C。—
m
[0031]其中:qe为吸附容量，mg/g ；C0和Ce分别为吸附初始和平衡时的活性红15浓度，mg/L ；V为废水体积，mL ；m为吸附剂质量，g。
[0032]实施例1
[0033]将经蒸馏水清洗去除杂质后的油茶饼，于100°C条件下烘12h，再经粉碎，过筛至粒径为0.3~0.6mm,即得到油茶饼吸附剂A。
[0034]取油茶饼吸附剂A和氯化钠加入pH值分别为1、2、3、5、7、9、11，含300mg/L的活性红15的废水中，其中，油茶饼吸附剂A在废水中含量为2g/L，氯化钠质量百分比为2%，20°C下搅拌或振荡24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成对废水中活性红15的吸附。
[0035]废水初始pH对活性红15去除效果的影响如图1所示。由图1可见，pH对活性红15去除效果的影响很大。初始pH值从I升高至5的过程中，活性红15的吸附容量明显降低，从64.04mg/g下降到9.01mg/g ；pH值在5~11时，活性红15的吸附容量略有降低直至不变。试验证明低pH有利于油茶饼吸附剂对活性红15的吸附去除，废水初始pH = I时吸附去除效果最好。
[0036]实施例2
[0037]将经蒸馏水清洗去除杂质后的油茶饼，于100°C条件下烘24h，再经粉碎，过筛至粒径为0.3~0.6mm,即得到油茶饼吸附剂B。
[0038]取油茶饼吸附剂B加入pH = 1，含300mg/L活性红15，氯化钠质量百分比浓度分别为0%、2%、5%、10%、20%、30%的废水中，其中，油茶饼吸附剂8在废水中含量为38/1，35°C下搅拌或振荡24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成对废水中活性红15的吸附。
[0039]氯化钠浓度对活性红15去除效果的影响如图2所示，可以看出，随着氯化钠质量浓度的逐渐升高，油茶饼吸附剂B吸附去除活性红15的能力不断下降。因此，在本发明的吸附去除废水中活性红15染料的方法中优选不含氯化钠。
[0040]实施例3
[0041]将经蒸馏水清洗去除杂质后的油茶饼，于80°C条件下烘24h，再经粉碎，过筛至粒径为0.3~0.6mm,即得到油茶饼吸附剂C。
[0042]取油茶饼吸附剂C加入pH = 1、分别含100、150、200、250、300mg/L活性红15的废水中，其中，油茶饼吸附剂C在废水中含量为6g/L，50°C下搅拌或振荡24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放。
[0043]活性红15初始浓度对活性红15去除效果的影响如图3所示，可以看出，相当比例的活性红15在初始30min内得以去除，表明本发明的吸附去除活性红15的方法高效迅速。随着活性红15初始浓度由100mg/L增加到 250mg/L,吸附容量由15.13mg/g上升到38.46mg/g,涨幅大。而活性红15初始浓度从250mg/L升高至300mg/L时，吸附容量变化小。这表明本发明的吸附去除活性红15的方法更适合处理低于含250mg/L活性红15的废水。
[0044]实施例4
[0045]将经蒸馏水清洗去除杂质后的油茶饼，于80°C条件下烘36h，再经粉碎，过筛至粒径为0.3~0.6mm,即得到油茶饼吸附剂D。
[0046]取油茶饼吸附剂D分别加入到pH = 1、活性红15浓度分别为100、150、200、250、300mg/L活性红15的废水中，其中，油茶饼吸附剂D在废水中含量为6g/L，于20°C、35°C、50°C下搅拌或振荡24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放。
[0047]温度对活性红15去除效果的影响如图4所示，随着温度从20°C上升到50°C，吸附容量逐渐增大，但变化很小，说明温度对油茶饼吸附剂D吸附去除活性红15的影响小，表明本发明的吸附去除活性红15染料的方法在较大的温度范围对废水中活性红15染料都有很好的去除效果。
[0048]吸附结果用Langmuir和Temkin吸附等温线拟合，不同温度下的吸附等温线如图
5、6所示,拟合结果如表1所示。
[0049]从图5、6和表1可以看出，从等温线参数及拟合系数来看,相比于Langmuir模型，Temkin模型可以更好地描述油茶饼吸附剂D对活性红15的等温吸附试验数据。
[0050]20°C时，Langmuir等温线计算得到的油茶饼吸附剂D吸附活性红15的最大单分子层吸附量Q°是74.63mg/g。不同吸附剂对活性染料的Q°比较如表2所示，与表中其他高效廉价吸附剂的Q°相比，本发明的油茶饼吸附剂可以作为处理含活性红15废水的一种高效廉价的吸附剂。
[0051]表1吸附等温线参数
[0052]
【权利要求】
1.一种利用油茶饼去除废水中染料的方法，其特征在于，包括: 步骤一:将油茶饼清洗后，于60~100°C下干燥12~36h ； 步骤二:将干燥后的油茶饼粉碎，过筛至粒径为0.3~0.6mm，得到油茶饼吸附剂； 步骤三:将所述油茶饼吸附剂加入到含活性红15和氯化钠的废水中，在20~50°C下搅拌或振荡24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成对废水中活性红15的吸附； 其中，所述油茶饼吸附剂在所述废水中的含量为2~6g/L。
2.根据权利要求1所述的利用油茶饼去除废水中染料的方法，其特征在于，所述油茶饼清洗为使用蒸馏水清洗。
3.根据权利要求1所述的利用油茶饼去除废水中染料的方法，其特征在于，所述废水中氯化钠的质量百分比浓度为O~30%。
4.根据权利要求1所述的利用油茶饼去除废水中染料的方法，其特征在于，所述废水中活性红15的质量浓度不超过300mg/L。
5.根据权利要求4所述的利用油茶饼去除废水中染料的方法，其特征在于，所述废水中活性红15的质量浓度不超过250mg/L。
6.根据权利要求1所述的利用油茶饼去除废水中染料的方法，其特征在于，所述废水的起始PH值为I~11。
7.根据权利要求6所述的利用油茶饼去除废水中染料的方法，其特征在于，所述废水的起始PH值为I~5。
8.根据权利要求1所述的利用油茶饼去除废水中染料的方法，其特征在于，所述废水中氯化钠含量为0%。
【文档编号】C02F1/28GK104163464SQ201410404428
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】高景峰, 司春英, 李洪禹 申请人:北京工业大学