一种脱色材料及其制备方法和应用以及废水脱色方法技术

本发明专利技术属于工业废水处理领域，具体涉及一种脱色材料及其制备方法和应用以及废水脱色方法。所述脱色材料的制备方法包括：(1)将污泥干燥脱水至含水量为3wt％以下，污泥为将污水采用铁系絮凝剂处理后产生的污泥，得到干燥污泥；(2)将干燥污泥研磨并过100目筛，将筛下物在惰性气氛中进行热解反应，热解反应的方式为将温度以30℃/min以下的速率从室温升温至500～800℃，并在该温度下恒温反应0.5～2h之后冷却，得到热解残渣；(3)将热解残渣细磨至粒度为100目以下，之后将所得细磨产物于1500～5000Oe磁场强度下进行磁选。本发明专利技术提供的脱色材料对直接耐酸大红4BS染料具有良好的脱色能力，并且脱色材料达到饱和吸附之后可以再生循环使用，具有良好的经济效益和环境效益。

A Decolorizing Material and Its Preparation, Application and Wastewater Decolorization Method

【技术实现步骤摘要】
一种脱色材料及其制备方法和应用以及废水脱色方法
本专利技术属于工业废水处理领域，具体涉及一种脱色材料及其制备方法和应用以及对废水中直接耐酸大红4BS染料进行脱色的方法。
技术介绍
染料给人们的生活带来绚丽多彩的颜色以及巨大经济效益，同时也会产生大量的染料废水。染料废水具有有机物含量高、色度深、化学需氧量高、排放量大等特点，直接排放到环境水体中，会导致自然水体污染，由于有机物以及有害物质含量高而降低水体的透明度，造成水体缺氧，影响水生生物和微生物生长，破坏水体自净体系。因此，有机染料废水的处理一直是环境污染治理的热点和难点问题之一。直接耐酸大红4BS染料(简称4BS)作为一种可溶性双偶氮染料，被广泛应用于印染裂胶织物。这些双偶氮染料中复杂的芳香族结构由于共振和π共轭键特性的存在而导致其非常稳定，如何实现其无害化处理已经引起广泛关注。国内外学者对有效去除偶氮类染料废水作出了大量研究，目前比较成熟的方法有物化法、生物法以及高级氧化法等。例如，CN101759257A公开了一种去除水中直接耐酸大红4BS染料的方法，该方法采用气液混合放电方法对含直接耐酸大红4BS染料的水进行处理，具体地：将含有直接耐酸大红4BS染料的水放入气液混合放电反应器中，以0.50m3/h的流量通入空气，高压电源正极和负极均置于待处理水中，接通高压电源，在正极和负极之间开始高压放电，高压放电电压峰值为5000～10000V，放电电流峰值为20～50mA，放电电极间距为5～15mm，放电时间为3～18min。然而，采用该方法虽然可以实现水中直接耐酸大红4BS染料的快速降解，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，但是成本较高。CN107876096A公开了一种AgFeGeSb2O9-聚苯胺复合多孔纳米催化材料在去除废水中有机物(直接耐大红、甲基橙、环丙沙星)的应用，在密闭不透光的环境下，利用氙灯作为光源，同时采用磁力搅拌和充氧曝的方式，采用AgFeGeSb2O9-聚苯胺复合多孔纳米催化材料作为催化剂，降解废水中的有机污染物。然而，AgFeGeSb2O9-聚苯胺复合多孔纳米催化材料的制备工艺相对复杂，成本较高。综上，现有的方法通常是采用化学方法对废水中的直接耐酸大红4BS染料进行脱除，而倘若能够采用吸附法对废水中的直接耐酸大红4BS染料进行去除，那么则会更为快速、低成本且敏感，因此，开发出新型、低成本的直接耐酸大红4BS染料的脱色材料迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的对废水中的直接耐酸大红4BS染料进行脱除的方法基本均为化学法，存在工艺较为复杂且成本较高的缺陷，而提供一种对废水中的直接耐酸大红4BS染料具有极强吸附能力的脱色材料及其制备方法和应用以及对废水中直接耐酸大红4BS染料进行脱色的方法，从而可以通过物理吸附法将废水中的直接耐酸大红4BS染料进行吸附去除。目前，关于污泥炭化研究重点大都集中在降低污泥处理成本、减少能源消耗以及实现污泥减量化等方面，而对污泥热解减量化得到的残渣资源化利用的研究不足。本专利技术的专利技术人经过深入研究之后发现，将污水处理厂采用铁系絮凝剂处理后产生的污泥中的水含量控制在3wt％之后置于特定的条件(将温度以30℃/min以下的速率从室温升温至500～800℃，并在该温度下恒温反应0.5～2h)下进行热解反应，之后经细磨之后于1500～5000Oe磁场强度下进行磁选，由此获得的材料具有良好的孔隙结构以及丰富的脱色官能团，对废水中直接耐酸大红4BS染料具有非常好的循环再生脱色能力。基于此，完成了本专利技术。具体地，本专利技术提供了一种脱色材料的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将污泥干燥脱水至含水量为3wt％以下，所述污泥为将污水采用铁系絮凝剂处理后产生的污泥，得到干燥污泥；(2)将所述干燥污泥研磨并过100目筛，将筛下物在惰性气氛中进行热解反应，所述热解反应的方式为将温度以30℃/min以下的速率从室温升温至500～800℃，并在该温度下恒温反应0.5～2h之后冷却，得到热解残渣；(3)将所述热解残渣细磨至粒度为100目以下，之后将所得细磨产物于1500～5000Oe磁场强度下进行磁选，所得带磁性材料即为所述脱色材料。进一步的，步骤(1)中，所述干燥脱水的温度为90℃以下，时间为3～8h。其中，将干燥脱水的温度优选控制在90℃以下的目的是为了避免污泥中的Fe2+被氧化成Fe3+，保持良好的Fe2+/Fe3+的比值，从而使脱色材料具有良好的脱色效果。进一步的，步骤(2)中，所述升温的速率为10～30℃/min。进一步的，步骤(2)中，所述热解反应的温度为550～650℃。进一步的，步骤(2)中，保持惰性气氛的方式为往体系中通过氮气，且氮气的流量为10～80mL/min。在本专利技术中，所述磁选的磁场强度应为1500～5000Oe，当所述磁场强度小于1500Oe时，磁选出的脱水材料量非常少；当所述磁场强度大于5000Oe时，易引起热解残渣磁化，从而导致所有的物料粉末均被磁吸，无法实现吸附材料的分离。本专利技术还提供了由上述方法制备得到的脱色材料。本专利技术还提供了所述脱色材料在对废水中直接耐酸大红4BS染料进行脱色中的应用。本专利技术还提供了一种对废水中直接耐酸大红4BS染料进行脱色的方法，其中，该方法包括往含有直接耐酸大红4BS染料的废水中加入上述脱色材料，在温度为25～45℃、转速为150～300r/min的摇床中震荡脱色1～5h，之后采用微孔滤膜进行过滤。进一步的，所述废水中直接耐酸大红4BS染料的浓度为20～120mg/L。进一步的，相对于80mL的所述废水，所述脱色材料的用量为0.04～0.08g。进一步的，所述震荡脱色的pH值为3～8。在本专利技术中，采用微孔滤膜进行过滤的目的是为了将经脱色后的废水与脱色材料进行分离，因此，所述微孔滤膜的孔径只要能够保证将脱色材料基本截留下来即可，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。进一步的，本专利技术提供的对废水中直接耐酸大红4BS染料进行脱色的方法还包括采用如下方法对饱和吸附的脱色材料进行再生：将所述饱和吸附的脱色材料于60～100℃下干燥至含水量为1wt％以下，之后置于管式炉中，通入在惰性气体保护，将温度以5～15℃/min的速率从室温升至500～800℃，并在该温度下恒温反应0.5～2h之后随炉冷却，研磨至粒度小于100目，得到再生脱色材料。本专利技术的有益效果在于：当采用本专利技术提供的脱色材料对废水中的直接耐酸大红4BS染料进行脱色时，脱色率高，能够达到90％以上，并且脱色材料达到饱和吸附之后还可以再生循环使用，具有良好的经济效益和环境效益。此外，本专利技术提供的脱色材料的制备过程简单，成本低廉。附图说明图1为不同脱色材料投加量对4BS脱色率的影响。图2为不同pH值对4BS脱色率的影响。图3为不同吸附时间对不同浓度4BS脱色率的影响。图4为不同吸附温度对不同浓度4BS脱色率的影响。具体实施方式以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。以下实施例和对比例中，脱色率采用色度仪测定吸光度之后按照式(1)计算得到：式中：η-脱色率(％)；A0-脱水前液体吸光度；A1-脱色后液体吸光度。实施例1(1)将污水处理厂采用铁系絮凝剂处理后产生的污泥于80℃下干燥脱水5h，得到含水量为3wt％以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱色材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将污泥干燥脱水至含水量为3wt％以下，所述污泥为将污水采用铁系絮凝剂处理后产生的污泥，得到干燥污泥；(2)将所述干燥污泥研磨并过100目筛，将筛下物在惰性气氛中进行热解反应，所述热解反应的方式为将温度以30℃/min以下的速率从室温升温至500～800℃，并在该温度下恒温反应0.5～2h之后冷却，得到热解残渣；(3)将所述热解残渣细磨至粒度为100目以下，之后将所得细磨产物于1500～5000Oe磁场强度下进行磁选，所得带磁性材料即为所述脱色材料。

【技术特征摘要】
1.一种脱色材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将污泥干燥脱水至含水量为3wt％以下，所述污泥为将污水采用铁系絮凝剂处理后产生的污泥，得到干燥污泥；(2)将所述干燥污泥研磨并过100目筛，将筛下物在惰性气氛中进行热解反应，所述热解反应的方式为将温度以30℃/min以下的速率从室温升温至500～800℃，并在该温度下恒温反应0.5～2h之后冷却，得到热解残渣；(3)将所述热解残渣细磨至粒度为100目以下，之后将所得细磨产物于1500～5000Oe磁场强度下进行磁选，所得带磁性材料即为所述脱色材料。2.根据权利要求1所述的脱色材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述干燥脱水的温度为90℃以下，时间为3～8h。3.根据权利要求1或2所述的脱色材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述升温的速率为10～30℃/min。4.根据权利要求1或2所述的脱色材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，保持惰性气氛的方式为往体系中通过氮气，且氮气的流量为10～80mL/min。5.由权利要求1～4中任意一项所述的方法制备得到的脱色材料。6.权利要求5所述的脱色材料在对废水中直接耐酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：余广炜，江汝清，汪印，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35