一种多孔污泥染料吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，尤其涉及一种多孔污泥染料吸附剂，其特征在于，包括如下重量份的各组分：磁性污泥粉/均苯四甲酸

【技术实现步骤摘要】
一种多孔污泥染料吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于水处理
，尤其涉及一种多孔污泥染料吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，合成染料多用于纺织、化妆品、皮革、塑料和印刷等行业，然而，在染色的过程中，这些染料并不会完全附着在材料表面，其中10%-15%的染料因未固定而流失，这些流失的染料形成染料废液，这些染料废液直接排入水体会破坏水生系统，给环境带来了很大的压力，并且染料有毒有害，很难生物降解，因此，去除染料废水的污染是一个重要的研究课题。染料废水的处理方法主要有吸附法、膜分离法、电化学法、高级氧化法、微生物处理法等，其中，吸附法最为常用，其工艺简单，操作方便，脱色速率快，被广泛用于去除污水中的染料污染物。
[0003]污泥作为废水处理过程中的副产品，含有大量的有机物、微生物和重金属等有害物质。填埋、热干化、制型煤、制建筑材料和焚烧发电是当前污泥处理的主要方式。污泥含有大量的金属氧化物，可作为污染物的吸附位点，增强污泥吸附剂的吸附性能，并且活性污泥微生物细胞的表面含有大量的羟基、羧基等基团，可以和污染物通过静电作用、氢键作用和分散作用等作用进行吸附，达到去除废水中污染物的目的。直接将污泥制备吸附剂来治理废水有不错的效果，可达到以废治废的目的，实现污泥无害化处理和资源化利用符合国家节能减排政策，是当前污泥处理的研究热点。
[0004]阳离子染料应用非常广泛，主要用于腈纶、改性涤纶等纤维的染色，阳离子染料废水具有色度大、COD 浓度高、碱性强、成分复杂、可生化性差等特点。采用传统的废水处理方法去除阳离子染料，难以达到理想的效果。酸性染料是一类含磺酸基、羧酸基等极性基团的阴离子染料，通常以水溶性钠盐存在，在酸性染浴中，能与蛋白质纤维素分子中的氨基以离子键相结合而染着，结构上主要为偶氮和蒽醌所组成，亦有部分为三芳甲烷结构。阳离子染料和酸性染料为印染染料的主要市场份额。
[0005]基于以上情况，开发一种可同时具有吸附阳离子染料和酸性染料的双重功能的多孔污泥染料吸附剂显得极其重要。

技术实现思路

[0006]为了解决现有印染染料废水直接排入水体会破坏水生系统，给环境带来了很大的压力，并且染料有毒有害，很难生物降解和污水污泥需要无害化处理和资源化利用的技术问题，本专利技术提供一种多孔污泥染料吸附剂及其制备方法，使得污泥染料吸附剂同时具有吸附阳离子染料和酸性染料的双重功能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多孔污泥染料吸附剂，其特征在于，包括如下重量份的各组分：磁性污泥粉/均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物52-70份、大豆蛋白6-10份、碳酸氢钠4-8份、聚季鏻盐核桃壳粉20-30份。
[0008]更进一步的，所述磁性污泥粉/均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物的制备，包括如下步骤：步骤 I，磁性污泥粉的制备：将柠檬酸和磁性四氧化三铁加入去离子水中，在60-80 ℃下，反应1-2 h，冷却至室温，离心，过滤，收集沉淀，得到羧基化磁性四氧化三铁，将羧基化磁性四氧化三铁、去离子水加入超声仪器中，超声5-10 min，加入污泥粉，在30-50 ℃条件下，超声1-2 h，得到磁性污泥粉；步骤II，均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物的制备：先将三聚氰胺加入N,N-二甲基甲酰胺中得到三聚氰胺溶液，备用，再将均苯四甲酸和对甲苯磺酸加入N,N-二甲基甲酰胺溶液中，升温至40-80 ℃，溶解完全并混合均匀后，再缓慢加入三聚氰胺溶液，加热至140-160 ℃，反应20-30 h，冷却至室温，浓缩，得到均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物；步骤III，磁性污泥粉/均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物的制备：将经所述步骤 I得到的磁性污泥粉和经所述步骤II得到的均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物加入N,N-二甲基乙酰胺中，混合均匀，再加入对甲苯磺酸，在140-160 ℃条件下，反应12-24 h，过滤，并使用蒸馏水洗涤沉淀，得到磁性污泥粉/均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物。
[0009]更进一步的，所述步骤I中柠檬酸和磁性四氧化三铁的摩尔比为（1-1.2）∶1，羧基化磁性四氧化三铁和污泥粉的质量比为（0.5-1.5）∶10。
[0010]更进一步的，所述步骤II中三聚氰胺和均苯四甲酸的摩尔比为1∶（2-3）。
[0011]更进一步的，所述步骤III中磁性污泥粉和均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物的质量比为1∶（3-5）。
[0012]更进一步的，所述聚季鏻盐核桃壳粉的制备方法，包括如下步骤：步骤I，核桃壳粉/丙烯酸的制备：将核桃壳粉碎，过50-100目筛，并使用去离子水浸泡36-48 h，过滤，加入1 mol/L的氢氧化钠溶液，碱化24-36 h，过滤，并使用蒸馏水洗涤滤饼，干燥，加入丙烯酸和乙醇，混合均匀，再加入对甲苯磺酸，在70-90 ℃条件下，反应8-12 h，过滤，得到核桃壳粉/丙烯酸；步骤II，聚季鏻盐核桃壳粉的制备：将经过所述步骤I得到的核桃壳粉/丙烯酸和不饱和季鏻盐单体加入去离子水中，搅拌均匀，再加入乙二胺四乙酸四钠引发剂，氮气保护，并升温至70-90 ℃，缓慢加入过硫酸铵溶液，反应3-5 h，冷却至室温，离心，得到聚季鏻盐核桃壳粉。
[0013]更进一步的，所述步骤I中核桃壳粉和丙烯酸的质量比为1∶（2-6）。
[0014]更进一步的，所述步骤II中核桃壳粉/丙烯酸、不饱和季鏻盐单体和乙二胺四乙酸四钠的质量比为1∶（0.4-0.8）∶（0.01-0.03），且所述不饱和季鏻盐单体为烯丙基三苯基溴化鏻、烯丙基三苯基氯化鏻、（4-戊烯基）三苯基溴化鏻、（4-戊烯基）三苯基氯化鏻、（3,3-二甲基烯丙基）三苯基溴化鏻、（3,3-二甲基烯丙基）三苯基氯化鏻、甲基-三（4-乙烯苯）氯化鏻，甲基-三（4-乙烯苯）溴化鏻，乙基-三（4-乙烯苯）溴化鏻和乙基-三（4-乙烯苯）碘化鏻中的一种或多种。
[0015]更进一步的，所述多孔污泥染料吸附剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将大豆蛋白加入水中，超声处理20-40 min，得到大豆蛋白溶液，加入磁性污泥粉/均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物、碳酸氢钠和聚季鏻盐核桃壳粉混合均匀，在60-80 ℃条件下，保温4-8 h，得到固体微球；
（2）用大量清水反复冲洗步骤（1）所得的固体微球，直至中性，再在纯净水中浸泡1 h，然后置于60-70 ℃下烘烤，直至恒重，随后将固体微球置于90-110 ℃条件下加热，使小球内部的碳酸氢钠受热分解产生气体，从而得到带孔的污泥染料吸附剂，即所述多孔污泥染料吸附剂。
[0016]本专利技术的有益效果是：1. 污泥粉含有大量的金属氧化物，在染料废水中水解，使得氧化物的表面带有羟基，金属氧化物表面的羟基和阳离子染料发生静电吸附；金属氧化物还具有氧化性，可氧化具有还原性的染料；金属氧化物还可与染料分子上的环氧基团形成金属-氧原子配位键；污泥粉可通过以上三个方面达到去除染料废水中的染料的目的。
[0017]2. 本专利将磁性四氧化三铁和柠檬酸上的羧基通过Fe-O配位键形成带有两分子羧基的羧基化磁性四氧化三铁，再与污泥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔污泥染料吸附剂，其特征在于，包括如下重量份的各组分：磁性污泥粉/均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物52-70份、大豆蛋白6-10份、碳酸氢钠4-8份、聚季鏻盐核桃壳粉20-30份。2.根据权利要求1所述的一种多孔污泥染料吸附剂，其特征在于，所述磁性污泥粉/均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物的制备，包括如下步骤：步骤 I，磁性污泥粉的制备：将柠檬酸和磁性四氧化三铁加入去离子水中，在60-80 ℃下，反应1-2 h，冷却至室温，离心，过滤，收集沉淀，得到羧基化磁性四氧化三铁，将羧基化磁性四氧化三铁、去离子水加入超声仪器中，超声5-10 min，加入污泥粉，在30-50 ℃条件下，超声1-2 h，得到磁性污泥粉；步骤II，均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物的制备：先将三聚氰胺加入N,N-二甲基甲酰胺中得到三聚氰胺溶液，备用，再将均苯四甲酸和对甲苯磺酸加入N,N-二甲基甲酰胺溶液中，升温至40-80 ℃，溶解完全并混合均匀后，再缓慢加入三聚氰胺溶液，加热至140-160 ℃，反应20-30 h，冷却至室温，浓缩，得到均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物；步骤 III，磁性污泥粉/均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物的制备：将经所述步骤 I得到的磁性污泥粉和经所述步骤II得到的均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物加入N,N-二甲基乙酰胺中，混合均匀，再加入对甲苯磺酸，在140-160 ℃条件下，反应12-24 h，过滤，并使用蒸馏水洗涤沉淀，得到磁性污泥粉/均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物。3.根据权利要求2所述的一种多孔污泥染料吸附剂，其特征在于，所述步骤I中柠檬酸和磁性四氧化三铁的摩尔比为（1-1.2）∶1，羧基化磁性四氧化三铁和污泥粉的质量比为（0.5-1.5）∶10。4.根据权利要求2所述的一种多孔污泥染料吸附剂，其特征在于，所述步骤II中三聚氰胺和均苯四甲酸的摩尔比为1∶（2-3）。5.根据权利要求2所述的一种多孔污泥染料吸附剂，其特征在于，所述步骤III中磁性污泥粉和均苯四甲酸-三聚氰胺聚合物的质量比为1∶（3-5）。6.根据权利要求1所述的一种多孔污泥染料吸附剂，其特征在于，所述聚季鏻盐核桃壳粉的制备方法，包括如下步骤：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜晓磊，万正喜，
申请(专利权)人：湖南长重机器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：