一种用于阳离子染料废水处理的粉煤灰基吸附剂

本发明属于阳离子染料废水处理领域，具体涉及一种用于阳离子染料废水处理的粉煤灰基吸附剂。

背景技术：

1、阳离子染料又称碱性染料和盐基染料，可溶于水，由于其化学成分复杂，难以降解。被染料污染的水如果不经处理直接排放，会给人类和水环境带来危害。然而，目前，阳离子染料在工业领域的使用急剧增加，造成了更严重的水污染。因此，染料引起的水污染引起了世界各国的高度关注。吸附是去除染料和处理工业废水的一种很好的技术，这种技术具有简单，环保，可吸附有毒污染物等特点，能够处理所有类型的染料废物，效率高，经济意义重大，例如文献（ zheng, y., zong, l.&wang, x. graphene oxide enhanced hydrogel  as an adsorbent for effectiveremoval of methylene blue. polym. bull. (2023)  https://doi.org/10.1007/s00289-023-04920-4）公开了一种p(aa-amps)/sa-go的复合水凝胶，但其对亚甲蓝的吸附量只有486.5mg/g，且吸附速率低。

2、粉煤灰是一种煤炭经高温燃烧后的微小颗粒，随工厂烟囱排入大气或沉积于地底，如不加控制，会造成严重的大气污染和水体污染。因其低表面积和晶体结构，所以只有少量的粉煤灰可以被再次利用到建筑等行业，大量的粉煤灰无法得到合理利用。

技术实现思路

1、基于上述现有技术，本发明的目的在于提供一种用于阳离子染料废水处理的粉煤灰基吸附剂，该粉煤灰基吸附剂对阳离子染料特别是亚甲基蓝具有极高的吸附能力和较快的吸附速率。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

3、一种用于阳离子染料废水处理的粉煤灰基吸附剂，所述的粉煤灰吸附剂是通过包括以下步骤的方法制备得到：

4、将碱改性粉煤灰与阴离子单体混合，聚合反应得到所述的粉煤灰基吸附剂，其中，碱改性粉煤灰的用量为阴离子单体质量的0.2~0.6%，优选地为0.2~0.3%。

5、优选地，所述的阴离子单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸。

6、优选地，所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸的摩尔比为0.5~2:1，超出该摩尔比范围，吸附剂对阳离子染料的吸附性能显著下降。更优选地摩尔比为1.5~1.7:1，最优选地，摩尔比为1.6:1。

7、优选地，所述混合的过程包括：

8、（1）将阴离子单体溶于水，加入氢氧化钠，中和，得到中和液，氢氧化钠与阴离子单体的摩尔比为0.25~0.5:1；

9、（2）然后向中和液加入碱改性粉煤灰、交联剂和引发剂。

10、更优选地，氢氧化钠与阴离子单体的摩尔比为0.28~0.30:1。

11、更优选地，所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺。

12、更优选地，交联剂的用量为阴离子单体摩尔量的0.1~2%，高于该用量范围则会降低对阳离子染料的吸附能力。最优选地交联剂的用量为阴离子单体摩尔量的0.4~0.5%。

13、更优选地，所述引发剂为过硫酸钾。

14、更优选地，引发剂的用量为阴离子单体摩尔量的0.1~1.1%，高于该用量范围会导致聚合反应过快从而降低对阳离子染料的吸附能力，最优选地引发剂的用量为阴离子单体摩尔量的0.2~0.3%。

15、更优选地，聚合反应的温度为60~80℃，时间5~10min。

16、优选地，所述碱改性粉煤灰是通过将粉煤灰在氢氧化钠溶液中加热回流得到。

17、更优选地，加热回流后，对碱改性粉煤灰进行洗涤、干燥处理。

18、更优选地，加热回流的温度105℃，时间12h以上。

19、更优选地，氢氧化钠溶液的浓度为2~5mol/l。

20、上述粉煤灰基吸附剂在阳离子染料废水处理中的应用。

21、优选地，所述阳离子染料为亚甲基蓝。

22、有益效果：

23、本发明制备的吸附剂对亚甲基蓝的吸附量可达4000mg/g以上，60min之内对500mg/l的亚甲基蓝溶液的去除率在96%以上，与市面常见的亚甲基蓝吸附材料相比，不仅具有极高的吸附性能与去除效率，同时具有极快的吸附速率。

技术特征：

1.一种用于阳离子染料废水处理的粉煤灰基吸附剂，其特征在于：所述的粉煤灰吸附剂是通过包括以下步骤的方法制备得到：

2.根据权利要求1所述的粉煤灰基吸附剂，其特征在于：所述的阴离子单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸。

3.根据权利要求2所述的粉煤灰基吸附剂，其特征在于：所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸的摩尔比为0.5~2:1，优选地摩尔比为1.5~1.7:1。

4.根据权利要求2所述的粉煤灰基吸附剂，其特征在于：所述混合的过程包括：

5.根据权利要求4所述的粉煤灰基吸附剂，其特征在于：所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺，交联剂的用量为阴离子单体摩尔量的0.1~2%。

6.根据权利要求4所述的粉煤灰基吸附剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾，引发剂的用量为阴离子单体摩尔量的0.1~1.1%。

7.根据权利要求2所述的粉煤灰基吸附剂，其特征在于：聚合反应的温度为60~80℃，时间5~10min。

8.根据权利要求1所述的粉煤灰基吸附剂，其特征在于：所述碱改性粉煤灰是通过将粉煤灰在氢氧化钠溶液中加热回流得到。

9.权利要求1-8任一所述的粉煤灰基吸附剂的用途，其特征在于，所述粉煤灰基吸附剂在阳离子染料废水处理中的应用。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于：所述阳离子染料为亚甲基蓝。

技术总结
本发明公开了一种用于阳离子染料废水处理的粉煤灰基吸附剂。所述的粉煤灰吸附剂是通过包括以下步骤的方法制备得到：将碱改性粉煤灰与阴离子单体混合，聚合反应得到所述的粉煤灰基吸附剂，其中，碱改性粉煤灰的用量为阴离子单体质量的0.2~0.6%。与市面常见的亚甲基蓝吸附材料相比，本发明的粉煤灰基吸附剂不仅具有极高的吸附性能与去除效率，同时具有极快的吸附速率。

技术研发人员：张文旭,刘笑铭,李思洁,张宏玲,王蓉,张梦月,吴亮亮,雷自强
受保护的技术使用者：西北师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21