申请日2017.04.07
公开(公告)日2017.07.18
IPC分类号C02F1/70; C02F101/32
摘要
一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，属于纳米材料及染料废水处理领域。室温条件下以紫苏籽提取液作为稳定剂制备纳米零价铁(紫苏籽‑纳米零价铁)，在悬浮液状态下即可用于快速还原降解三苯甲烷染料结晶紫，紫苏籽‑纳米零价铁悬浮液的剂量为0.5‑2.5g/L，降解染料废水的pH范围为2～10，浓度范围为50‑1000mg/L，对50‑1000mg/L的三苯甲烷染料结晶紫在30min内至少有95.49%以上的脱色率，且对500mg/L三苯甲烷染料结晶紫的COD有90.20%的去除率，对环境适应性强，降解效率高且降解彻底。方法简单快捷，能在短时间内达到染料脱色、降解、去除染料有机污染物的目的。
权利要求书
1.一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，其特征在于，包括以下步骤：
日晒风干的紫苏籽粉碎后，以2g/L的标准配置紫苏籽溶液，进行超声，用滤纸过滤，得到紫苏籽提取液，将紫苏籽提取液与浓度为0.1mol/L的可溶性二价铁盐溶液混合，紫苏籽提取液在上述总的混合溶液中的质量百分含量为2%，以Fe2+:BH4-的摩尔比例为1:2的条件缓慢加入硼氢化物溶液搅拌至无气泡产生，得到紫苏籽表面改性的纳米零价铁或紫苏籽-纳米零价铁悬浮液;在室温条件下，将所述的紫苏籽-纳米零价铁悬浮液投加到三苯甲烷染料碱性棕G废水中，震荡，使染料废水脱色、降解。
2.根据权利要求1所述的一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，其特征在于，所述紫苏籽-纳米零价铁是悬浮液，直接应用于染料废水脱色降解的剂量为0.5-2.5g/L。
3.根据权利要求1所述的一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，其特征在于，所述染料废水pH值为2-10，染料浓度为50-1000mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，其特征在于，超声条件：超声功率为50W的条件下超声15min。
5.根据权利要求1所述的一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，其特征在于，所述染料降解过程中，对500mg/L染料废水的COD去除率达到90.20%。
说明书
一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法
技术领域
本发明属于染料废水 的快速还原降解的处理技术领域，具体涉及的是一种利用紫苏籽提取液绿色合成的纳米零价铁悬浮液快速还原降解废水中染料的应用。
背景技术
在传统的印染工业中，染料废水具有很强的可见性而影响水体的透明度和阳光透射率。染料废水因其具有的光、热稳定性和难生物降解性以及降解产物具有毒性和致癌性等而备受关注。三苯甲烷染料结晶紫(Crystal Violet(CV))是一种三苯甲烷类染料，固体时呈绿色带有金属光泽结晶或深绿色结晶性粉末，是一种多苯环化合物，主要结构是中心碳原子与三个苯环相连接。结晶紫在细胞学和细菌学等方面应用广泛，是一种优良的染色剂，但是由于其显色明显，如果排入水体中会严重影响水体的透光率威胁水体中动植物的生长，从而造成环境污染与生态破坏，同时，结晶紫废水COD较高，可生化性差，脱色难度大，有效降解难度较大，因此三苯甲烷染料结晶紫废水亟需高效的降解处理。
传统的染料废水处理方法包括吸附法、超滤、化学絮凝、离子交换等方法虽然能有效去除废水中的染料，但是这些方法没有对染料分子进行降解，只是把污染物由液相转移到固相，对污染物产生了富集作用，如果处理不当，还会造成二次污染。而一般的高级氧化法对设备的要求会比较高，往往需要耐高温、高压和耐腐蚀性，且其应用的成本也会相对较高。因此需要开发研究简单易行、反应条件温和、操作成本较低的染料降解方式，以提高对染料的降解效率。
自从发现可以利用铁屑对水体进行原位修复之后，零价铁(ZVI)还原水体中污染物的技术得到迅速发展。ZVI具有廉价快速易得等优势，而广泛应用与还原修复氯代烃、含氯有机物、含氮有机物和重金属等污染物，同时也是可渗透反应墙(PRBs)技术中常用的介质之一。随着纳米技术的不断发展，NZVI因其具有比ZVI更大的比表面积和反应活性，能更加快速持久彻底地降解水体中的有机污染物，因此得到越来愈多的关注。对于NZVI颗粒来说，已经有报道说明N ZVI的团聚性和稳定性是影响其使用的重要因素，裸露的NZVI因其极容易团聚而失去活性，所以在还原反应制备NZVI的过程中，往往需要加入表面改性剂，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羧甲基纤维素(CMC)、四氢呋喃(THF)等对单质铁粒子进行改性，增强其分散性，防止团聚，从而合成表面改性的纳米零价铁，但化学试剂的使用提高了合成成本，且对环境有害。而利用紫苏籽提取液取代P VP、CMC、THF等化学物质作为表面改性剂合成纳米零价铁的方法是可行的。公开号为CN104174870A是高景峰等人申请的专利，其中提到利用葡萄籽提取液作为表面改性剂合成NZVI并应用于活性艳红K-2G和活性艳蓝KN-R两种活性染料的降解的方法，该方法中所涉及葡萄籽与本发明使用的紫苏籽在结构组成上有着本质区别，制备步骤明显简化的同时并不影响合成的紫苏籽-纳米零价铁的应用效果，具有明显的进步性，此外公开号为CN104174870A的专利中降解的两种染料分别属于偶氮类染料和蒽醌类染料。根据染料的性质和化学结构来划分，染料可以分为偶氮类染料、蒽醌类染料、三苯甲烷类染料、靛族类染料和硫化染料等。在本发明之前，并没有发现利用纳米零价铁快速还原降解三苯甲烷结晶紫染料的报道。
本发明利用紫苏籽绿色合成的纳米零价铁还原降解三苯甲烷染料，扩宽了绿色合成纳米零价铁的材料选择，简化了其合成步骤，开拓了三苯甲烷染料废水处理的新方法和新思路，为快速彻底降解三苯甲烷染料废水提供了方向，为有效防止三苯甲烷染料废水污染提供了切实可行的办法，具有广泛的应用意义。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种三苯甲烷染料的快速还原降解的方法，具体是利用紫苏籽绿色合成的纳米零价铁悬浮液还原降解三苯甲烷染料。该方法首次利用紫苏籽绿色合成纳米零价铁，并在常温常压条件下震荡快速还原降解三苯甲烷染料结晶紫，方法简单快捷，能在短时间内达到染料脱色、降解、去除染料有机污染物的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提出了一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，其特征在于，包括，
日晒风干的紫苏籽粉碎后，以2g/L的标准配置紫苏籽溶液，进行超声，优选超声功率为50W的条件下超声15min后，用滤纸(优选中速滤纸)过滤，得到紫苏籽提取液，将紫苏籽提取液与浓度为0.1mol/L的可溶性二价铁盐溶液混合，紫苏籽提取液在上述总的混合溶液中的质量百分含量为2%，可溶性二价铁盐的，以Fe2+:BH4-的摩尔比例为1:2的条件缓慢加入硼氢化物溶液搅拌至无气泡产生，得到紫苏籽表面改性的纳米零价铁或紫苏籽-纳米零价铁悬浮液;在室温条件下，将所述的紫苏籽-纳米零价铁悬浮液投加到三苯甲烷染料碱性棕G废水中，震荡，使染料废水脱色、降解。
所述紫苏籽-纳米零价铁是悬浮液，直接应用于染料废水脱色降解的剂量为0.5-2.5g/L。
所述的一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，其特征在于：所述染料废水pH值为2-10，染料浓度为50-1000mg/L。
所述的一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，其特征在于：所述染料降解过程中，对500mg/L染料废水的COD去除率能达到90.20%。
与已有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，优化了利用紫苏籽绿色合成纳米零价铁的过程，使其更加快捷简便地制备效果良好的紫苏籽-纳米零价铁，扩宽了绿色合成领域的材料选择范围，成本低，对环境友好。
2、本发明所述的一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，直接利用紫苏籽-纳米零价铁悬浮液进行三苯甲烷染料结晶紫废水的快速还原降解，无需冻干，减少了设备要求以及大大缩短了时间。
3、本发明所述的一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，对50-1000mg/L的三苯甲烷染料结晶紫在30min内至少有95.49%以上的脱色率，且在各种pH条件下均有较好的降解效果，对环境适应性强，证明了紫苏籽-纳米零价铁应用于三苯甲烷染料快速还原降解的可行性。
4、本发明所述的一种三苯甲烷染料结晶紫废水快速还原降解的方法，对500mg/L三苯甲烷染料结晶紫的COD有90.20%的去除率，说明紫苏籽-纳米零价铁能破坏分解三苯甲烷染料结晶紫中三苯环结构，降解程度高。
