一种木屑填充固定床吸附偶氮染料的方法技术

本发明专利技术公开了一种木屑填充固定床吸附偶氮染料的方法，属于废水处理技术领域。利用木屑填充固定床吸附偶氮染料，包括预处理、装柱和吸附三个主要步骤。木屑经过干燥、粉碎和溶胀后，填充到有机玻璃柱。填充后，通过静置和水洗涤形成一定高径比的木屑填充固定床。偶氮染料废水从固定床的顶部进入，底部流出，吸附区逐渐向底部出口端移动，直至达到吸附穿透点，终止吸附操作。本发明专利技术开发木屑为生物吸附剂，形成一种木屑填充固定床，基于固定床能够达到多级吸附平衡，提高木屑对偶氮染料的吸附容量，在较为广泛的pH、盐浓度和染料浓度范围内，均表现出优良的吸附性能，具有操作简便、成本低、不产生二次污染等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废水处理
，具体是涉及一种木屑填充固定床吸附偶氮染料的方法。
技术介绍
印染染料广泛应用于纺织、塑料、食品和化妆品等行业，让人类生活变得色彩绚烂、五彩缤纷。然而，染料在生产和使用过程中有10%-20%的染料直接释放到水体中，产生大量的染料废水。染料废水的显著特点是色度高、pH范围广、盐浓度高和可生化性差，是工业废水治理的难点，其中水体中染料污染物的去除脱色是染料废水治理的关键问题。印染染料的品种多样，年产量超过750000吨，其中偶氮类染料约占染料总量的80%。偶氮染料含有偶氮发色基团和芳香环结构，降低水体的透明度和溶解氧水平，且具有致癌、致突变和致畸性效应。因此，水体中偶氮染料的去除脱色是染料废水治理的重点。目前，水体中偶氮染料的去除脱色方法有吸附、化学氧化、生物酶法和微生物降解等，其中吸附法由于其操作要求低、运行成本低等优势，具有广阔的应用前景。特别的，选择来源丰富、成本低廉的木质纤维素废弃物作为吸附剂，可以解决废弃物焚烧、丢弃等造成的环境污染问题，实现“以废治废”。木屑是木材加工业的废弃物，纤维素含量占40%~55%，半纤维素含量占25%~40%，木质素含量占18%~25%，作为可再生资源进行开发和应用，具有良好的环境效益和经济效益。开发木屑作为生物吸附剂已受到学者们的广泛关注，木屑和染料废水在搅拌容器内混合、接触和吸附，且为提高木屑对染料的吸附容量，多采用化学改性方法。赖静宁等（《环氧氯丙烷改性木屑对染料脱色性能的研究》，现代农业科技，2014,(7):181-182,184）利用环氧氯丙烷改性木屑，提高木屑对孔雀石绿的吸附容量。专利号201310519927.1公开了有机酸处理和酯化反应改性木屑的方法，吸附去除水体中的碱性染料。钱永等（《NaOH改性落叶松锯木屑对活性染料的吸附性能》，生态与农村环境学报，2012,28(4):445-450）利用NaOH改性改善木屑对活性染料KN-B，K-2BP和KN-R的吸附性能。化学改性方法能够有效提高木屑对染料的吸附容量，提高处理能力，但随之而来，增加吸附剂的制备成本和/或产生二次污染。吸附操作主要有两种，一种为搅拌容器内的吸附操作，即在搅拌容器内，吸附剂与溶液均匀混合，充分接触，促进吸附的进行。另一种是吸附剂填充于柱体中形成床层，溶液从床层流过时被吸附，如固定床、移动床等，其中固定床是最重要的操作方法。固定床是指吸附柱内填充吸附剂，待吸附分离的溶液从吸附柱顶部进入，底部流出。吸附在床层的一部分区域内进行，其余部分或者在床层顶部已达到饱和而处于平衡状态，或者在床层底部还处于尚未开始吸附的状态。随着吸附的进行，吸附区逐渐向底部出口端移动，直至达到吸附穿透点。由于搅拌容器内吸附只能达到一级吸附平衡，而固定床能够达到多级吸附平衡，固定床吸附操作方法能够显著增加吸附容量，提高生产能力，且不会增加制备吸附剂的成本和/或产生二次污染。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种木屑填充固定床吸附偶氮染料的方法，本专利技术以木屑为生物吸附剂，形成一种木屑填充固定床，基于固定床能够达到多级吸附平衡，提高木屑对偶氮染料的吸附容量，在较为广泛的pH、盐浓度和染料浓度范围内，均表现出优良的吸附性能，操作简便、成本低、不产生二次污染。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种木屑填充固定床吸附偶氮染料的方法，该方法包括以下步骤：（1）木屑的预处理：木屑粉碎后过40目筛，在85℃下干燥至恒重；（2）木屑的装柱：称取干燥后木屑，按照1：50-80的比例分散于水中，混匀后放置4-6h，吸水溶胀；溶胀后木屑填充到有机玻璃柱，静置2-3h；在流速180-400mL/h的条件下进行水洗涤，洗涤时间0.5-1h，形成高径比为14-20：1的木屑填充固定床；（3）固定床吸附偶氮染料：偶氮染料废水由固定床顶部进入，底部流出；浓度为100-300mg/L、pH3.0-10.0、NaCl浓度0-1.0mol/L的染料废水在流速180-400mL/h的条件下流过固定床，染料吸附于木屑中，收集流出液；以单位体积20.0mL对流出液进行收集，直到达到吸附穿透点，终止吸附并统计流出液体积，计算吸附容量，其中穿透点是指流出液的染料浓度与流入液的染料浓度的比值为5%；吸附容量是指单位质量木屑吸附染料的量，即流出液体积和染料浓度的乘积与木屑质量的比值。上述染料浓度100-300mg/L，流速180-400mL/h，NaCl浓度0-1.0mol/L、pH3.0-10.0、高径比为14-20:1。上述的偶氮染料为刚果红、酸性红3R，酸性红GR。上述固定床的水洗涤流速和吸附流速均为180-400mL/h。由于本专利技术采取了上述技术方案，其有益效果体现在：（1）利用固定床吸附能够实现多级吸附平衡，提高木屑对偶氮染料的吸附容量。与化学改性木屑提高其吸附容量的方法相比，具有成本低廉，无二次污染的优点。（2）木屑是木材加工业的废弃物，开发木屑为生物吸附剂，吸附去除水体中的偶氮染料污染物，实现“以废治废”。（3）木屑的表面粗糙且有孔洞，含有多种化学官能团，在较为广泛的pH（3.0-10.0）、盐浓度（NaCl,0-1.0mol/L）和染料浓度（100-300mg/L）范围内，均表现出优良的吸附性能，具有广阔的应用前景。附图说明下面结合附图，对本专利技术做进一步说明。图1为本专利技术木屑的扫描电镜图。图2为本专利技术木屑的红外光谱图。图3为本专利技术木屑吸附偶氮染料的效果图。具体实施方式一种木屑填充固定床吸附偶氮染料的方法，该方法包括以下步骤：（1）木屑的预处理：木屑粉碎后过40目筛，在85℃下干燥至恒重；（2）木屑的装柱：称取一定量干燥后木屑，按照1:50-80的比例溶于水中，混匀后放置4-6h，吸水溶胀。溶胀后木屑填充到有机玻璃柱，静置2-3h。在流速180-400mL/h的条件下进行水洗涤，洗涤时间0.5-1h，形成高径比为14-20:1的木屑填充固定床。（3）固定床吸附偶氮染料：偶氮染料废水由固定床顶部进入，底部流出。染料浓度为100-300mg/L、pH3.0-10.0、NaCl浓度0-1.0mol/L的废水在吸附流速180-400mL/h的条件下流过固定床，染料吸附于木屑中，收集流出液。以单位体积20.0mL对流出液进行收集，直到达到吸附穿透点，终止吸附并统计流出液体积，计算吸附容量（mg/g）。其中穿透点是指流出液的染料浓度与流入液的染料浓度的比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木屑填充固定床吸附偶氮染料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）木屑的预处理：木屑粉碎后过40目筛，在85℃下干燥至恒重；（2）木屑的装柱：称取干燥后木屑，按照1：50‑80的比例分散于水中，混匀后放置4‑6h，吸水溶胀；溶胀后木屑填充到有机玻璃柱，静置2‑3 h；在流速180‑400 mL/h的条件下进行水洗涤，洗涤时间0.5‑1 h，形成高径比为14‑20：1的木屑填充固定床；（3）固定床吸附偶氮染料：偶氮染料废水由固定床顶部进入，底部流出；浓度为100‑300 mg/L、pH 3.0‑10.0、NaCl浓度0‑1.0 mol/L的染料废水在流速180‑400 mL/h的条件下流过固定床，染料吸附于木屑中，收集流出液；以单位体积20.0 mL对流出液进行收集，直到达到吸附穿透点，终止吸附并统计流出液体积，计算吸附容量，其中穿透点是指流出液的染料浓度与流入液的染料浓度的比值为5%；吸附容量是指单位质量木屑吸附染料的量，即流出液体积和染料浓度的乘积与木屑质量的比值。

【技术特征摘要】
1.一种木屑填充固定床吸附偶氮染料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）木屑的预处理：木屑粉碎后过40目筛，在85℃下干燥至恒重；
（2）木屑的装柱：称取干燥后木屑，按照1：50-80的比例分散于水中，混匀后放置4-6h，
吸水溶胀；溶胀后木屑填充到有机玻璃柱，静置2-3h；在流速180-400mL/h的条件下进行
水洗涤，洗涤时间0.5-1h，形成高径比为14-20：1的木屑填充固定床；
（3）固定床吸附偶氮染料：偶氮染料废水由固定床顶部进入，底部流出；浓度为100-300
mg/L、pH3.0-10.0、NaCl浓度0-1.0mol/L的染料废水在流速180-400mL/h的条件下流过
固定床，染料吸附于木屑中，收集流出液；以单位体积20.0mL对流出液进行收集，直到达到<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧星，许彬，杜朝军，李斌，刘建连，
申请(专利权)人：南阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41