1.本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种利用改性棉粉体吸附印染废水中分散染料的方法。
背景技术：
2.印染废水主要来源于印染加工过程中的预处理、印花、染色、整理等工序。印染废水排放量大，约占其用水量的70-90％。
3.分散染料是一种微溶于水并在水中借助分散剂作用而呈现高度分散状态的染料，因此染色过程通常需要使用助剂以提高染料分子的扩散速率。基于此，分散染料印染废水含有大量残余染料和助剂，色度深。因此，分散染料印染废水具有高浓度、高色度和难降解的特点，属于难降解工业有机废水。
技术实现要素：
4.本发明的目的是为了克服现有技术存在的印染废水处理过程复杂、分散染料脱除效率低等问题，提供一种利用改性棉粉体吸附印染废水中分散染料的方法。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种利用改性棉粉体吸附印染废水中分散染料的方法，所述方法包括以下步骤：
6.(1)将乙醇、棉粉体、丙烯酸酯和水进行混合，得到混合物料；
7.(2)将硅烷偶联剂和引发剂依次加入所述混合物料中，接着在搅拌下进行反应，然后进行离心、洗涤和烘干，得到改性棉粉体；
8.(3)将所述改性棉粉体与含有分散染料的印染废水混合接触；
9.其中，所述棉粉体的粒径为20-30μm；
10.所述棉粉体、丙烯酸酯和硅烷偶联剂的用量的重量比为1:1-3:0.5-1。
11.优选地，所述棉粉体的制备过程包括：将棉花依次进行切割、粉碎和球磨，得到棉粉体。
12.优选地，步骤(1)中，棉粉体与水的重量比为1:5-15。
13.优选地，步骤(1)中，棉粉体与乙醇的重量比为1:0.5-1.5。
14.优选地，所述引发剂为过硫酸盐，优选为过硫酸铵。
15.优选地，棉粉体与引发剂的用量的重量比为1:0.02-0.1。
16.优选地，所述丙烯酸酯选自甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸正丁酯中的一种或两种以上。
17.优选地，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷和乙烯基三乙酰氧基硅烷的一种或两种以上。
18.优选地，步骤(2)中，所述反应的条件包括：温度为75-100℃，时间为40-90min。
19.优选地，所述分散染料选自分散蓝、分散黑、分散灰、分散红、分散紫和分散黄中的
至少一种。
20.在本发明所述的方法中，对棉花进行处理的获得了较大比表面积的棉粉体，然后使用丙烯酸酯和硅烷偶联剂共同改性棉粉体，使得棉粉体表面具有较多的疏水基团和活性位点。经上述方案得到的改性棉粉体，可以有效吸附印染废水中的分散染料。
具体实施方式
21.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
22.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
23.本发明提供一种利用改性棉粉体吸附印染废水中分散染料的方法，所述方法包括以下步骤：
24.(1)将乙醇、棉粉体、丙烯酸酯和水进行混合，得到混合物料；
25.(2)将硅烷偶联剂和引发剂依次加入所述混合物料中，接着在搅拌下进行反应，然后进行离心、洗涤和烘干，得到改性棉粉体；
26.(3)将所述改性棉粉体与含有分散染料的印染废水混合接触；
27.其中，所述棉粉体的粒径为20-30μm；
28.所述棉粉体、丙烯酸酯和硅烷偶联剂的用量的重量比为1:1-3:0.5-1。
29.在具体的实施方式中，所述棉粉体和丙烯酸酯的用量的重量比可以为1:1、1:1.2、1:1.5、1:2、1:2.2、1:2.5、1:2.8或1:3。
30.在具体的实施方式中，所述棉粉体和硅烷偶联剂的用量的重量比可以为1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9或1:1。
31.在本发明中，通过对棉花进行处理，获得了具有较小粒径和较大比表面积的棉粉体。可以提供更多的改性位点，有利于后期改性，从而提高改性材料对分散染料的吸附性能。
32.在优选的实施方式中，所述棉粉体的制备过程包括：将棉花依次进行切割、粉碎和球磨，得到棉粉体。
33.在具体的实施方式中，所述切割可以采用本领域常规使用的切割机，将棉花切割成尺寸相近的大小，有利于后期的粉碎处理过程。
34.在具体的实施方式中，所述粉碎可以采用本领域常规使用的粉碎机。粉碎机的转速可以为2800-3000rpm。
35.在优选的实施方式中，步骤(1)中，棉粉体与水的重量比为1:5-15。具体的，可以为1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、或1:15。
36.在优选的实施方式中，步骤(1)中，棉粉体与乙醇的重量比为1:0.5-1.5。具体的，可以为1:0.5、1:0.7、1:0.8、1:1、1:1.2或1.5。
37.在优选的实施方式中，所述引发剂为过硫酸盐，更优选为过硫酸铵。
38.为了进一步促进改性棉粉体对分散染料的吸附效果，在优选的实施方式中，棉粉
体与引发剂的用量的重量比为1:0.02-0.1。具体的，可以为1:0.02、1:0.05、1:0.07、1:0.08或1:0.1。
39.为了提供更多的吸附位点，促进改性棉粉体对分散染料的吸附效果优选地，在优选的实施方式中，所述丙烯酸酯选自甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸正丁酯中的一种或两种以上。更优选为丙烯酸异辛酯和或/甲基丙烯酸月桂酯。
40.为了提供更多的吸附位点，促进改性棉粉体对分散染料的吸附效果优选地，在优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷和乙烯基三乙酰氧基硅烷的一种或两种以上。更优选为乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷和/或乙烯基三叔丁氧基硅烷。
41.在优选的实施方式中，为了使得步骤(2)中反应更好的进行，在步骤(1)中，所述混合的方式为超声混合，混合的温度为40-50℃。
42.在优选的实施方式中，步骤(2)中，所述反应的条件包括：温度为75-100℃，时间为40-90min。具体的，所述反应温度可以为75℃、80℃、82℃、85℃、90℃、95℃或100℃；反应时间可以为40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min、85min或90min。
43.在优选的实施方式中，步骤(2)中，在搅拌下进行反应时的搅拌速率为500-1000rpm。
44.在优选的实施方式中，步骤(2)中，所述洗涤的过程包括：将待洗涤物料与洗涤液混合，然后进行离心。
45.本发明所述的改性棉粉体对多种分散染料均表现出优异的吸附性能。所述分散染料可以选自分散蓝、分散黑、分散灰、分散红、分散紫和分散黄中的至少一种。
46.在优选的实施方式中，步骤(3)中，改性棉粉体与含有分散染料的印染废水的体积比为1:3-15，优选为1:5-10。
47.在优选的实施方式中，步骤(3)中，改性棉粉体与含有分散染料的印染废水混合接触的过程在搅拌下进行。
48.在优选的实施方式中，步骤(3)中，改性棉粉体与含有分散染料的印染废水混合接触的时间为1-3h。
49.以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
50.实施例1
51.(1)将乙醇、棉粉体、丙烯酸酯(丙烯酸异辛酯)和水在45℃下进行混合，得到混合物料；
52.(2)将硅烷偶联剂(乙烯基三叔丁氧基硅烷)和引发剂(过硫酸铵)依次加入所述混合物料中，接着在搅拌下于95℃下反应55min，然后进行离心、洗涤和烘干，得到改性棉粉体s1；
53.(3)在搅拌下，将所述改性棉粉体s1加入含有分散红的印染废水中，二者体积比为1:8，混合接触2h，固液分离得到处理后的印染废水a1；
54.其中，所述棉粉体的粒径为20-30μm，棉粉体、丙烯酸酯和硅烷偶联剂的用量的重量比为1:2:0.8，棉粉体与水的重量比为1:10，棉粉体与乙醇的重量比为1:1，棉粉体与引发剂的用量的重量比为1:0.05。
55.实施例2
56.(1)将乙醇、棉粉体、丙烯酸酯(丙烯酸异辛酯)和水在45℃下进行混合，得到混合物料；
57.(2)将硅烷偶联剂(乙烯基三叔丁氧基硅烷)和引发剂(过硫酸铵)依次加入所述混合物料中，接着在搅拌下于85℃下反应65min，然后进行离心、洗涤和烘干，得到改性棉粉体s2；
58.(3)在搅拌下，将所述改性棉粉体s2加入含有分散红的印染废水中，二者体积比为1:8，混合接触2h，固液分离得到处理后的印染废水a2；
59.其中，所述棉粉体的粒径为20-30μm，棉粉体、丙烯酸酯和硅烷偶联剂的用量的重量比为1:2.2:0.6，棉粉体与水的重量比为1:12，棉粉体与乙醇的重量比为1:1，棉粉体与引发剂的用量的重量比为1:0.05。
60.实施例3
61.(1)将乙醇、棉粉体、丙烯酸酯(丙烯酸异辛酯)和水在40℃下进行混合，得到混合物料；
62.(2)将硅烷偶联剂(乙烯基三叔丁氧基硅烷)和引发剂(过硫酸铵)依次加入所述混合物料中，接着在搅拌下于85℃下反应65min，然后进行离心、洗涤和烘干，得到改性棉粉体s3；
63.(3)在搅拌下，将所述改性棉粉体s3加入含有分散红的印染废水中，二者体积比为1:8，混合接触2h，固液分离得到处理后的印染废水a3；
64.其中，所述棉粉体的粒径为20-30μm，所述棉粉体、丙烯酸酯和硅烷偶联剂的用量的重量比为1:1.5:1.6，棉粉体与水的重量比为1:12，棉粉体与乙醇的重量比为1:1，棉粉体与引发剂的用量的重量比为1:0.07。
65.实施例4
66.按照实施例1所述的方法进行实施，与之不同的是，丙烯酸酯为甲基丙烯酸羟丙酯。得到处理后的印染废水a4。
67.对比例1
68.按照实施例1所述的方法进行实施，与之不同的是，步骤(1)中，不使用丙烯酸酯。得到处理后的印染废水d1。
69.对比例2
70.按照实施例1所述的方法进行实施，与之不同的是，步骤(2)中，不使用硅烷偶联剂。得到处理后的印染废水d2。
71.对比例3
72.按照实施例1所述的方法进行实施，与之不同的是，棉粉体、丙烯酸酯和硅烷偶联剂的用量的重量比为1:0.8:0.2。得到处理后的印染废水d3。
73.对比例4
74.按照实施例1所述的方法进行实施，与之不同的是，棉粉体的粒径为35-40μm。得到处理后的印染废水d4。
75.测试例
76.检测上述实施例和对比例中的印染废水和处理后的印染废水中分散染料的含量，
具体的检测方式是：对印染废水和处理后的印染废水分别进行稀释、溶解、分离和过滤，然后采用高效液相色谱检测，通过测得的高效液相色谱峰面积计算出处理后的印染废水中的分散染料占处理前印染废水中的分散染料的重量百分比(x％)，结果如下表1所示。
77.表1
78.编号x％实施例13.1％实施例23.5％实施例33.4％实施例45.3％对比例138.3％对比例230.7％对比例39.8％对比例48.5％
79.通过表1可以看出，按照本发明所述的方法可以有效吸附印染废水中的分散染料。
80.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。