用于去除阳离子染料的絮凝剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及阳离子染料絮凝剂，尤其涉及一种用于去除印染废水中阳离子染料的絮凝剂及其制备方法和应用。

背景技术：

印染废水的排放对水体造成极大影响，已成为我国各大水域的重要污染源，严重危及到人类的身体健康及农作物的生长。有效、合理地治理印染废水，具有深远的环境和社会意义。水溶性染料一般为难降解的有机化合物，根据发色基团所带电荷性质不同，可以将其分为阳离子染料和阴离子染料两类。其中，阳离子染料分子量较小，与水分子结合能力强，可生化性差，因此传统处理方法很难使色度达到排放标准。国内外研究的针对阳离子染料的脱色方法主要包括：吸附法、化学混凝法、生物接触氧化法等，这些方法的脱色效果虽然有所提升，但还不能令人满意，并且处理周期较长，成本较高。

二维纳米材料石墨烯具有超大比表面积(理论值高达2630m²/g),这使石墨烯在吸附方面的应用具备了巨大的潜力和天然的优势。但是高质量石墨烯层间存在较强的π-π相互作用，容易产生不可逆的凝聚，使其比表面积大打折扣，这给石墨烯用于水中的污染物吸附带来困难，必须对石墨烯表面进行功能化修饰才能使其稳定地分散于水相中，从而方便地进行吸附。β-环糊精是7个葡萄糖单元通过α-1,4糖苷键连接的环状低聚糖分子，该分子具有一个疏水性的空腔和亲水性的外表，其疏水性空腔可以和许多有机分子通过疏水作用力形成主客体包合物。当用环糊精对石墨烯进行功能化修饰时，所得的功能化石墨烯纳米复合材料同时具备了石墨烯和环糊精各自的独特性质，不仅提高了石墨烯在水中的稳定性，而且还提高了与有机化合物结合的能力。

另外，阳离子染料带正电荷，工业上所有使用的絮凝剂也带正电荷，两者发生静电排斥，难以使染料分子聚集。而石墨烯表面具有负电性，可以中和阳离子染料的正电荷，与阳离子染料相互吸引并结合。β-环糊精与有机染料分子间的疏水作用力进一步增强了β-环糊精和石墨烯形成的复合物对有机染料的结合能力。这样就可以使染料分子发生吸附和絮凝作用，交联成大颗粒沉降下来。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于去除印染废水中阳离子染料的絮凝剂及其制备方法和应用，该絮凝剂絮凝速度快，脱色率高，制备简单，废水处理成本较低。

本发明提供的一种用于去除阳离子染料的絮凝剂，通过包括如下步骤的方法制得：

将β-环糊精、氧化石墨烯加入二次水中，电磁搅拌3-20min之后，搅拌状态下加入氨水和水合肼，所述的氧化石墨烯、β-环糊精、氨水、水合肼和二次水的质量比为1:1-7:20-100:1-3:1500-3000(优选1:1-5:30:2:2000)，置于40-80℃(优选60℃)水浴中电磁搅拌反应2-4小时(优选3.5小时)；室温下，11000-13000rpm，离心15-25min，弃上清，加入二次水得到1mg/mL的β-环糊精功能化石墨烯(β-CD-RGO)黑色混悬液(这时的石墨烯为低含氧量石墨烯)。

该絮凝剂β-CD-RGO可用于阳离子染料废水脱色。

与现有技术相比，本发明的絮凝剂可用于阳离子型印染废水的絮凝脱色，而且絮凝速度快，脱色率高。絮凝剂的制备过程在常温常压下进行，方法简单可行。

附图说明

图1本发明制备的絮凝剂β-CD-RGO的热重分析图。

图2本发明制备的絮凝剂β-CD-RGO对亚甲基蓝和孔雀石绿溶液絮凝处理前后的紫外-可见光谱图。

具体实施方式

实施例1

絮凝剂β-CD-RGO的制备以及用于阳离子染料亚甲基蓝溶液(MB)的絮凝脱色。

1.絮凝剂β-CD-RGO的制备：

(1)50.0mgβ-环糊精、1.0mg/mL氧化石墨烯溶液10.0mL加入9.68mL二次水中，电磁搅拌20min之后，搅拌状态下加入25％的氨水300μL和80％水合肼20.0μL，置于60℃水浴中电磁搅拌反应3.5小时。

(2)室温下，12000rpm，离心20min，弃上清，加入10.0mL二次水得到1mg/mL的β-CD-RGO，为黑色混悬液。

2.絮凝剂β-CD-RGO用于阳离子染料亚甲基蓝(MB)溶液的絮凝脱色：

室温下，将浓度为0.05mg/mL的MB原溶液0.50mL加入到4.40mL二次水中，中速搅拌，在搅拌状态下加入步骤1中所制备的β-CD-RGO黑色混悬液0.10mL，搅拌15min，使絮凝剂与水中MB充分结合絮凝，用分光光度计检测絮凝前后溶液的吸光度(见图2)，可以得到MB溶液的脱色率为98.71％。

实施例2

絮凝剂β-CD-RGO的制备以及用于阳离子染料孔雀石绿(MG)溶液的絮凝脱色。

1.絮凝剂β-CD-RGO的制备：

(1)10.0mgβ-环糊精、1.0mg/mL氧化石墨烯溶液10.0mL加入9.68mL二次水中，电磁搅拌20min之后，搅拌状态下加入25％的氨水300μL和80％水合肼20.0μL，置于60℃水浴中电磁搅拌反应3.5小时。

(2)室温下，12000rpm，离心20min，弃上清，加入10.0mL二次水得到1mg/mL的β-CD-RGO，为黑色混悬液。

2.絮凝剂β-CD-RGO用于阳离子染料孔雀石绿(MG)溶液的絮凝脱色：

室温下，将浓度为0.05mg/mL的MG原溶液0.50mL加入到4.30mL二次水中，中速搅拌，在搅拌状态下加入步骤1中所制备的β-CD-RGO黑色混悬液0.20mL，搅拌15min，使絮凝剂与水中MG充分结合絮凝，用分光光度计检测絮凝前后溶液的吸光度(见图2)，可以得到MG溶液的脱色率为97.27％。

本发明絮凝剂β-CD-RGO对水中阳离子染料的絮凝效果良好，脱色率高，材料制备方法简单，处理阳离子型染料废水的过程简单方便。与其它复合材料絮凝剂相比，其性能有很大提高(见表1)，具有非常好的应用前景。

表1各种絮凝剂脱色率比较