[发明专利]一种阳离子染料废水脱色的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理方法，具体属于一种利用氧化石墨或石墨烯对阳离子染料废水脱色的方法。

背景技术

阳离子染料印染废水是主要的有害工业废水之一，成分复杂，COD_cr浓度高、含盐量高，PH低，色度高达几万倍至几十万倍，可生化性差（BOD₅／COD_cr为0.2～0.4），水质水量变化大，属于较难处理的工业废水，而且，阳离子染料印染废水排放到水体中严重影响城市景观。同时，废水中的染料能吸收光线降低水体透明度、对水生生物生长造成影响，极大的破坏水环境。因此，研究阳离子染料印染废水的处理对缓解我国水资源严重匮乏，保护生态环境和人类健康有很重要的意义。由于阳离子染料一般都具有生物毒性，工程中常用物理或化学法进行处理，如：吸附法、膜分离法、絮凝沉淀法、电化学法、电解法和氧化法等。其中吸附法是最有效的方法之一，但最重要的是寻找合适高效的吸附剂，提高阳离子染料的吸附脱色效率。

目前，有许多材料被报道用来吸附去除水体中的阳离子染料，例如活性炭、生物材料和膨胀石墨等。纳米材料具有极大的比表面积，因而被认为在阳离子染料吸附方面有更高的效率。例如，碳纳米管在吸附甲基橙和茜素红等染料方面有很高的效率，比活性炭和膨胀石墨高出7-10倍。但是，碳纳米管价格昂贵、具有一定毒性，会对人体健康造成危害；且其在水体中不易去除，从而容易产生二次污染。因此，需要开发更加高效、经济和无毒的纳米吸附剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、环保、高效的阳离子染料废水脱色的方法。

本发明涉及一种阳离子染料废水脱色的方法，包括如下步骤：

将浓度为1mg/mL的氧化石墨溶液，加入到等体积的浓度为50毫摩尔/升的阳离子染料溶液中，在室温下搅拌，至溶液底部出现絮状物，且溶液褪为无色；过滤，除去絮状物即可。

所述的氧化石墨可以用石墨烯代替，二者可用Hummers方法制得（具体见实施例）。

所述的阳离子染料可以是结晶紫、碱性品红、夜兰、酚藏花红和耐尔蓝中的一种或多种。

本发明与现有技术相比具有以下特点：

（1）所用的纳米吸附剂为氧化石墨和石墨烯，它们具有单原子层的二维结构，表面积巨大。氧化石墨表面的各种含氧官能团使得氧化石墨为亲水性物质，而且其表面带有一定的负电荷，保证其可以很好的吸附阳离子染料。同时，氧化石墨和石墨烯生物相容性好，即使排放到环境中也不会引起强烈的毒性。

（2）所用的氧化石墨和石墨烯制备过程简单，成本低廉，无污染。

（3）氧化石墨和石墨烯对阳离子染料的吸附效率比其他碳材料高，是石墨粉的10倍以上。

附图说明

图1为本氧化石墨对结晶紫的吸附量与时间关系图。

图2为本氧化石墨对碱性品红的吸附量与时间关系图。

图3为本氧化石墨对夜蓝的吸附量与时间关系图。

图4为本氧化石墨对酚藏花红的吸附量与时间关系图。

图5为本氧化石墨对耐尔蓝的吸附量与时间关系图。

图6为本石墨烯对结晶紫的吸附量与时间关系图。

图7为本石墨烯对碱性品红的吸附量与时间关系图。

图8为本石墨烯对夜蓝的吸附量与时间关系图。

图9为本石墨烯对酚藏花红的吸附量与时间关系图。

图10为本石墨烯对耐尔蓝的吸附量与时间关系图。

具体实施方式

实施例1

（1）氧化石墨溶液制备：称取石墨粉6g加入到含5g P₂O₅和5g K₂S₂O₈的25mL浓硫酸溶液中，于80°C下加热6小时。然后将此混合物冷却至室温，用1000mL去离子水稀释，放置过夜后洗涤除去残余的酸，干燥后得到预氧化的石墨。将预氧化的石墨加入到0°C的240mLH₂SO₄中，再加入30g KMnO₄搅拌，保持温度在20°C以下，之后在35°C下搅拌2小时，用500mL去离子水稀释，搅拌2小时后，再加入1400mL去离子水。将40mL 30％H₂O₂加入到上述混合液中，此时溶液的颜色变为亮黄色。过滤得到的混合液，用610mL 10％盐酸水溶液和2500mL去离子水洗涤除去未反应的金属离子和过量的酸。离心后，50°C下真空干燥3天，得石墨氧化物。将氧化石墨配置为1mg/mL的水溶液，备用。