[发明专利]一种阳离子生物吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理剂的制备方法，特别是涉及一种以芭蕉芋渣为原料制备阳离子生物吸附剂的方法。该阳离子生物吸附剂广泛应用于酸性染料废水和硫酸根等阴离子废水的治理。

背景技术

近年来，随着印染中使用的染料品种与数量的迅猛增加，印染废水已成为主要的水体污染源之一。印染废水由于具有水量大、有机物含量高、色度深、碱性大、水质变化频繁等特点，是目前最难处理的工业废水之一。常用的化学法、离子交换法、微生物法等处理方法处理高浓度染料废水时，效果较好，但在对低浓度的印染废水的深度处理方面，存在着工艺复杂、成本较高等问题。吸附法是处理印染废水的主要方法之一。活性炭等吸附剂可以有效去除废水中的活性、碱性、偶氮染料等，但存在再生困难，成本高等问题。近年来源广、性价比高的生物质吸附材料引起国内外研究者的注意，对甘蔗渣、工业大麻杆芯、玉米芯、糠醛渣等进行了大量的研究。利用生物吸附剂处理含含染料废水引起人们极大的兴趣。

芭蕉芋是美人蕉科美人蕉属的多年生单子叶草本植物，主产于我国南部省区。目前，芭蕉芋主要被用来生产淀粉，随着政府的大力支持，芭蕉芋已被广泛种植，产量巨大。芭蕉芋渣为芭蕉芋提取淀粉后剩余的残渣，这些废渣除少部分被加工成饲料外，绝大部分被当作废物扔掉，不仅造成了资源的巨大浪费，而且严重污染了当地的环境。因此回收利用废渣可以提高芭蕉芋种植的附加值，具有良好的经济效益。

由于未改性的生物吸附剂表面主要带负电荷，对酸性染料的吸附效果很差，如王文静报道的蒲草根对刚果红的最大吸附量为38.4mg/g。我们研究表明，未改性的芭蕉芋渣对酸性染料刚果红的最大吸附量只能达到22.8mg/g，从而限制了在工业水处理中的推广应用。因此，为了改善芭蕉芋渣对酸性染料的吸附效果，需要对芭蕉芋渣进行阳离子化改性。

发明内容

针对现有技术中生物吸附剂对酸性染料的吸附量小的缺点，本发明提出了一种可以很好吸附酸性染料的新型阳离子生物吸附剂。

为了实现上述目的，本发明采用了下列的技术方案：

(1)将芭蕉芋渣洗净，干燥至恒重；

(2)将干燥的芭蕉芋渣粉碎，过50目筛，得芭蕉芋渣粉；

(3)将用量为芭蕉芋渣粉重量的0.01～0.5倍，浓度为0.1～2M的碱液，喷入芭蕉芋渣粉中，搅拌10～30min，再将用量为芭蕉芋渣粉重量的0.05～0.8倍的阳离子醚化剂环氧丙基三甲基氯化铵加入到芭蕉芋渣中，搅拌10～30min，放入烘箱，在50～100℃温度下反应2～5h，用盐酸调节pH值至中性以终止反应，过滤，洗涤，真空干燥得到浅黄色粉末，即为阳离子芭蕉芋渣生物吸附剂。

本发明所述的碱液是指氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡。

本发明的芭蕉芋渣阳离子生物吸附剂与未改性的芭蕉芋渣相比，对刚果红吸附量更高，最大吸附量可以达到186.9mg/g。

本发明的吸附剂与现有技术相比，具有如下的优点：

(1)本发明利用废弃物芭蕉芋渣为制备原料，来源广泛，价格低廉；有利于芭蕉芋渣的综合利用，减少废物的排放。

(2)本发明制备工艺简单，成本较低，吸附容量大。

(3)本发明反应条件温和易于控制，改性步骤简单，工艺设备少，易于操作。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

本发明对刚果红的测算方法如下：将0.1g吸附剂加入到50ml含刚果红的溶液中，25℃条件下振荡24h(吸附平衡)后，测定溶液中刚果红的浓度，依下式计算吸附容量。

Q_e＝(C₀-C_e)V/W(mg/g)

其中：Q_e为吸附容量；C₀为吸附前刚果红浓度(mg/L)；C_e为吸附平衡后刚果红的浓度(mg/L)；W为吸附剂干重(g)；V为刚果红溶液的体积(L)。

实施例1

(1)将芭蕉芋渣洗净，干燥至恒重；

(2)将干燥的芭蕉芋渣粉碎，过50目筛，得芭蕉芋渣粉备用；

(3)称取100g芭蕉芋渣于烧杯中，将25g浓度为1.5M的氢氧化钠水溶液喷入芭蕉芋渣中，搅拌20min，再将60g环氧丙基三甲基氯化铵加入到芭蕉芋渣中，搅拌25min，放入烘箱，在75℃温度下反应3h，用盐酸调节pH值至中性，过滤，洗涤，真空干燥得到浅黄色粉末，即为阳离子芭蕉芋渣生物吸附剂。该吸附剂对刚果红的吸附量为186.9mg/g。

实施例2

(1)将芭蕉芋渣洗净，干燥至恒重；