一种利用氢氧化钠活化的香樟叶去除废水中结晶紫的方法与流程

本发明属于吸附剂领域和染料废水处理技术领域，涉及利用氢氧化钠活化的香樟叶去除废水中结晶紫的方法。

背景技术：

结晶紫是有毒碱性染料，属于三苯甲烷型染料。结晶紫染料广泛应用于纺织、皮革和造纸印染行业，也被用作革兰氏染色、杀菌剂和酸碱指示剂。因为结晶紫有与DNA结合的倾向，而导致活组织中复制错误，所以被认为是高度致癌、致突变的和影响有丝分裂的有毒物质。结晶紫易于富积在水产品中，从而通过食物链进入人体，引起人体器官病变而危害人体健康。

目前国内外去除结晶紫的方法主要有：膜分离法、萃取法、物理吸附法、化学吸附法、混凝法、氧化法、超声波降解、光催化法以及生物氧化法等处理技术。然而，目前应用于实际结晶紫染料废水处理技术，在技术和经济两个方面都很难满足工厂企业的需求。寻求操作简单、处理效果显著、经济划算的去除方法是当前的探索方向。

香樟树为樟科常绿乔木，在我国长江流域以南广泛种植。香樟树外形美观，四季常青，具有装扮城市的价值。樟树的树干、根、枝、叶均可提取樟脑、樟油等生物活性成分。樟脑在医药、炸药、防腐等方面具有很高的利用价值，樟油在农药、香精及选矿方面具有很高的利用价值。香樟树木质具有芳香、耐腐、耐潮、抑菌和祛虫等特点，多用于家具、造船、雕刻等。樟树虽为四季常青，一般在春季换叶，大量落叶影响城市街道美观，一般被当作废物直接焚烧，很少被综合利用。本发明利用氢氧化钠活化香樟叶作为吸附剂吸附染料废水中的结晶紫，方法高效廉价，无二次污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用氢氧化钠活化的香樟叶去除废水中结晶紫的方法。

本发明的技术方案为：

一种利用氢氧化钠活化的香樟叶去除废水中结晶紫的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)采用自来水反复冲洗收集的香樟树落叶(简称香樟叶)，去除香樟叶上的污垢和水溶性杂质；然后将香樟叶放入烘箱中干燥至香樟叶干脆易碎，机械粉碎并筛选；香樟叶粉末在氢氧化钠溶液中浸泡，过滤后滤渣用去离子水反复冲洗至中性，放置烘箱中干燥后即得活化香樟叶；

(2)在结晶紫浓度为10～90mg/L的结晶紫溶液中加入活化香樟叶做为吸附剂，在10～50℃温度下吸附0.5～9h后，离心分离，滤液调至中性排放。

进一步地，氢氧化钠溶液的浓度优选0.1～0.5mol/L。

进一步地，浸泡时间优选12～48小时。

进一步地，结晶紫溶液的pH优选2～10。

进一步地，吸附剂的用量优选0.2～0.6g/L。

进一步地，步骤(1)的烘箱温度优选为50～80℃，干燥时间优选为24～48h。

进一步地，筛选的粒子直径小于0.35mm。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明采用氢氧化钠活化香樟叶，操作简单，费用低，重复性好，且不会带来二次污染，真正实现了废弃物香樟树叶的资源化利用。

(2)本发明所得吸附剂吸附废水中结晶紫，吸附效果特别好，吸附速度快，吸附容量大，最大吸附容量达到156mg/g，同时最大吸附百分比达到97％。

附图说明

图1为pH对氢氧化钠活化的香樟叶去除结晶紫效果的影响。

图2为剂量对氢氧化钠活化的香樟叶去除结晶紫效果的影响。

图3为温度对氢氧化钠活化的香樟叶去除结晶紫效果的影响。

图4为氢氧化钠活化的香樟叶吸附结晶紫吸附等温线。

图5为氢氧化钠活化的香樟叶的电镜扫描图。

图6为氢氧化钠活化的香樟叶去除结晶紫循环利用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细解释说明，但本发明并不限于此。

实施例1

采用自来水反复冲洗收集香樟树落叶，去除香樟叶上污垢和水溶性杂质。然后将香樟叶放入60℃烘箱中至香樟叶干脆易碎，机械粉碎，选择粒径小于0.35mm粉末备用。香樟叶粉末在0.1mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡24h，过滤，滤渣用去离子水反复冲洗至中性，放置60℃烘箱中干燥后密封收藏。

取本实施例制备的吸附剂以0.4g/L的剂量添加到pH 2～10的结晶紫溶液中，于30℃摇床中以130rpm摇速吸附反应12h后离心分离，滤液调至中性排放。

pH对吸附结晶紫效果的影响，pH从2到4，吸附剂的吸附容量急剧增大，吸附容量从46.7mg/g增加到104.1mg/g，pH从4到7，吸附容量平缓增大达到最大吸附容量110.8mg/g，pH超过7到10，吸附容量基本平衡。结果说明pH值小于4时，对氢氧化钠活化的香樟叶吸附结晶紫有很大的影响，但在pH5以后，基本达到吸附平衡。而结晶紫水溶液的自然pH值约为6～7，因此最优吸附反应pH值为6～7之间。

实施例2

采用自来水反复冲洗收集香樟树落叶，去除香樟叶上污垢和水溶性杂质。然后将香樟叶放入60℃烘箱中至香樟叶干脆易碎，机械粉碎，选择粒径小于0.35mm粉末备用。香樟叶粉末在0.1mo/L的氢氧化钠溶液中浸泡24h，过滤，滤渣用去离子水反复冲洗至中性，放置60℃烘箱中干燥后密封收藏。

取本实施例制备的吸附剂分别以0.2g/L、0.4g/L和0.6g/L的剂量添加到浓度分别为10,30,50,70,90mg/L的结晶紫溶液中。于30℃摇床中以130rpm摇速吸附反应12h后离心分离，滤液调至中性排放。

氢氧化钠活化的香樟叶的剂量对去除结晶紫效果的影响，随着吸附剂量由0.2g/L增加到0.6g/L，当结晶紫的初始浓度为50mg/L时，吸附剂对应的吸附容量分别为161.1mg/g、103.8mg/g和79.5mg/g，对结晶紫的吸附百分比分别为64.4％、83.1％和95.4％。当吸附剂剂量为0.6g/L，对染料初始浓度为10,30,50,70,90mg/L的结晶紫的去除率都在92％以上，特别是在低浓度，如10,30,50mg/L，去除率都在96％，96％，95％，对吸附剂来说是过量的。从经济成本考虑，吸附剂的优化剂量为0.4g/L。因此吸附剂的更优选剂量为0.4g/L。

实施例3

采用自来水反复冲洗收集香樟树落叶，去除香樟叶上污垢和水溶性杂质。然后将香樟叶放入60℃烘箱中至树叶干脆易碎，机械粉碎，选择粒径小于0.35mm粉末备用。香樟叶粉末在0.1mo/L的氢氧化钠溶液中浸泡24h，过滤，滤渣用去离子水反复冲洗至中性，放置60℃烘箱中干燥后密封收藏。

取本实施例制备的吸附剂以0.4g/L的剂量添加到浓度分别为10、30、50、70和90mg/L的结晶紫溶液中，于10、30、50℃摇床中以130rpm摇速吸附反应12h后离心分离，滤液调至中性排放。

温度对氢氧化钠活化的香樟叶去除结晶紫效果的影响，随着温度升高，吸附剂对结晶紫的吸附容量和去除率增加，说明温度影响吸附剂对结晶紫的吸附效果。但相比温度从30℃升高到50℃，从10℃升高到30℃，吸附剂对结晶紫的吸附容量和去除率增加的幅度大，尤其在结晶紫初始浓度大时更明显，再者，污水温度升到50℃，能耗成本增加。所以，吸附反应温度更优选为30℃.

实施例4

采用自来水反复冲洗收集香樟树落叶，去除香樟叶上污垢和水溶性杂质。然后将香樟叶放入60℃烘箱中至香樟叶干脆易碎，机械粉碎，选择粒径小于0.35mm粉末备用。香樟叶粉末在0.1mo/L的氢氧化钠溶液中浸泡24h，过滤，滤渣用去离子水反复冲洗至中性，放置60℃烘箱中干燥后密封收藏。

取本实施例制备的吸附剂以0.4g/L的剂量添加到浓度分别10、30、50、70、90mg/L的结晶紫溶液中，分别放于10℃、30℃、50℃的摇床中以130rpm摇速吸附反应12h后离心分离，滤液调至中性排放。

各温度条件下的平衡吸附容量和平衡浓度等吸附平衡数据用Langmuir吸附等温曲线模型直线拟合，拟合直线如图4所示。图4中拟合直线的相关系数达到0.985,0995,0.998，说明Langmuir模型很适合描述氢氧化钠活化的香樟叶吸附结晶紫的吸附过程，并且说明这一吸附过程是在吸附剂表面的单层吸附过程。

实施例5

采用自来水反复冲洗收集香樟树落叶，去除香樟叶上污垢和水溶性杂质。然后将香樟叶放入60℃烘箱中至香樟叶干脆易碎，机械粉碎，选择粒径小于0.35mm粉末备用。香樟叶粉末在0.1mo/L的氢氧化钠溶液中浸泡24h，过滤，滤渣用去离子水反复冲洗至中性，放置60℃烘箱中干燥后密封收藏。

对本实施例制备吸附剂进行电镜扫描分析。

如图5可以看出氢氧化钠活化香樟叶作为吸附剂的表面有沟壑，粗糙且凹凸不平，增加暴露在吸附剂表面的吸附位点，利于吸附结晶紫。

实施例6

采用自来水反复冲洗收集香樟树落叶，去除香樟叶上污垢和水溶性杂质。然后将香樟叶放入60℃烘箱中至树叶干脆易碎，机械粉碎，选择粒径小于0.35mm粉末备用。香樟叶粉末在0.1mo/L的氢氧化钠溶液中浸泡24h，过滤，滤渣用去离子水反复冲洗至中性，放置60℃烘箱中干燥后密封收藏。

取本实施例制备的吸附剂以0.4g/L的剂量添加到浓度50mg/L的结晶紫溶液中，于30℃的摇床中以130rpm摇速吸附反应12h，过滤。吸附了结晶紫的吸附剂经去离子水充分洗涤后加入到1mol/L HCl溶液中，解析吸附于吸附剂表面的结晶紫分子，过滤。过滤所得吸附剂经去离子水冲洗后再次加入到1mol/L HCl溶液中。重复解吸数次，直至用于解吸的HCl溶液中没结晶紫检出，过滤。滤渣(第一次充分解吸了结晶紫的吸附剂)于60℃烘箱中烘干。取第一次解吸了结晶紫的吸附剂以0.4g/L的剂量添加到浓度50mg/L的结晶紫溶液中，于30℃的摇床中以130rpm摇速吸附反应12h，过滤。解吸被吸附的结晶紫，解吸了结晶紫的吸附剂再吸附结晶紫，反复吸附四次，解吸三次形成四个吸附循环。

氢氧化钠活化的香樟叶吸附结晶紫后的解吸及重复吸附实验结果如图6，氢氧化钠活化的香樟叶第一次对结晶紫的去除率为88％，吸附剂解吸后再吸附结晶紫。吸附剂第二次和第三次解吸后，对结晶紫去除率能不再下降，都为74％。也就是说吸附剂第二次和第三次解吸后对结晶紫的吸附率能力都仍保留84％(74*100/88)。说明氢氧化钠活化的香樟叶解吸处理后能循环用于吸附结晶紫，并且循环利用性能良好。