申请日2016.05.12
公开(公告)日2016.09.21
IPC分类号C02F1/28; B01J20/22; C02F101/30; C02F103/30
摘要
本发明公开了一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，包括以下步骤：首先将氮杂大环配体、碘化钾和碳酸钾溶解于有机溶剂中，氮气保护下，加入氯基功能化的介孔二氧化硅，持续搅拌下回流反应20‑40h，反应结束后冷却至室温，过滤得到产品，用乙醇和水交替洗涤2‑5次，60‑80℃下真空干燥12‑16h，得到改性二氧化硅吸附剂;然后向亚甲基蓝染料废水中加入改性二氧化硅吸附剂，并将染料废水的pH调节至5‑10，在3000‑5000转/分的状态下搅拌24‑48h，静置过滤除去吸附有亚甲基蓝染料的吸附剂，即除去了废水中的亚甲基蓝染料。该方法操作简便快捷，处理成本低，所采用的吸附剂吸附量大，可有效除去亚甲基蓝染料废水中的亚甲基蓝染料。
权利要求书
1.一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)吸附剂的制备：
将氮杂大环配体、碘化钾和碳酸钾溶解于有机溶剂中，氮气保护下，加入氯基功能化的介孔二氧化硅，持续搅拌下回流反应20-40h，反应结束后冷却至室温，过滤得到产品，用乙醇和水交替洗涤2-5次，60-80℃下真空干燥12-16h，得到改性二氧化硅吸附剂;
(2)向亚甲基蓝染料废水中加入步骤(1)制得的改性二氧化硅吸附剂，并将染料废水的pH调节至5-10，在3000-5000转/分的状态下搅拌24-48h，静置过滤除去吸附有亚甲基蓝染料的吸附剂，即除去了废水中的亚甲基蓝染料。
2.如权利要求1所述的一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述改性二氧化硅吸附剂为氮杂大环配体通过亲核取代反应修饰到氯基功能化的介孔二氧化硅表面，所述氮杂大环配体的环骨架上含氮原子，所述氯基功能化的介孔二氧化硅含有末端氯基结构。
3.如权利要求1所述的一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氮杂大环配体为1,4,7,10-四氮杂环十二烷、1,4,8,11-四氮杂环十四烷、1,4,8,12-四氮杂环十五烷、1,4,7,10,13-五氮杂环十五烷、1,4,7,10,13,16-六氮杂环十八烷中的一种。
4.如权利要求1所述的一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂为四氢呋喃、乙腈、甲苯中的一种，有机溶剂使用前用金属钠和二苯甲酮进行无水处理。
5.如权利要求1所述的一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂的用量为每1-3g氯基功能化的介孔二氧化硅使用200-400ml。
6.如权利要求1所述的一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，氮杂大环配体、碘化钾、碳酸钾、氯基功能化的介孔二氧化硅的质量比为：(2-5)：(1.5-3.5)：(6-11)：(1-1.2)。
7.如权利要求1所述的一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述亚甲基蓝染料废水的浓度为500-1200mg/L。
8.如权利要求1所述的一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述改性二氧化硅吸附剂的用量为每升亚甲基蓝染料废水添加改性二氧化硅吸附剂0.5-0.8g。
说明书
一种亚甲基蓝染料废水的处理方法
技术领域：
本发明涉及有机染料废水处理领域，具体的涉及一种亚甲基蓝染料废水的处理方法。
背景技术：
染料废水是一种量大、面广的工业废水，对生态环境造成严重污染。随着我国印染行业的发展，全国染料废水每年排放量约为1.3×109m3，占工业废水排放总量的35%。染料废水主要来源于染料和染料中间体生产及印染行业，其成分复杂、高COD、高色度、高含盐量、水质变化大、难以生物降解，进入水体后影响水生植物的光合作用，从而破坏水中生态平衡，引起环境问题。
介孔二氧化硅材料具有规整的孔道结构和连续可调的孔径、较大的比表面积和孔容、良好的热稳定性和化学稳定性，在吸附与分离、大分子催化等领域有着广泛的应用前景。通过负载过渡金属氧化物纳米颗粒对纯SiO2介孔材料进行改性，可以改善介孔材料多方面的性能，如骨架稳定性、表面酸性、选择催化能力及离子交换能力等。由于这种多孔复合材料同时具有较大的比表面积和有利于物质快速传输的连续大孔道结构，因此在吸附分离领域应该具有很好的应用前景。但是目前常用的介孔二氧化硅材料吸附量小，使用环境条件苛刻。
发明内容：
本发明的目的是提供一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，该方法可以有效除去废水中的有机染料，所采用的吸附剂吸附量大，环保，该处理方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)吸附剂的制备：
将氮杂大环配体、碘化钾和碳酸钾溶解于有机溶剂中，氮气保护下，加入氯基功能化的介孔二氧化硅，持续搅拌下回流反应20-40h，反应结束后冷却至室温，过滤得到产品，用乙醇和水交替洗涤2-5次，60-80℃下真空干燥12-16h，得到改性二氧化硅吸附剂;
(2)向亚甲基蓝染料废水中加入步骤(1)制得的改性二氧化硅吸附剂，并将染料废水的pH调节至5-10，在3000-5000转/分的状态下搅拌24-48h，静置过滤除去吸附有亚甲基蓝染料的吸附剂，即除去了废水中的亚甲基蓝染料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述改性二氧化硅吸附剂为氮杂大环配体通过亲核取代反应修饰到氯基功能化的介孔二氧化硅表面，所述氮杂大环配体的环骨架上含氮原子，所述氯基功能化的介孔二氧化硅含有末端氯基结构。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述氮杂大环配体为1,4,7,10-四氮杂环十二烷、1,4,8,11-四氮杂环十四烷、1,4,8,12-四氮杂环十五烷、1,4,7,10,13-五氮杂环十五烷、1,4,7,10,13,16-六氮杂环十八烷中的一种。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述有机溶剂为四氢呋喃、乙腈、甲苯中的一种，有机溶剂使用前用金属钠和二苯甲酮进行无水处理。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述有机溶剂的用量为每1-3g氯基功能化的介孔二氧化硅使用200-400ml。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，氮杂大环配体、碘化钾、碳酸钾、氯基功能化的介孔二氧化硅的质量比为：(2-5)：(1.5-3.5)：(6-11)：(1-1.2)。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述亚甲基蓝染料废水的浓度为500-1200mg/L。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述改性二氧化硅吸附剂的用量为每升亚甲基蓝染料废水添加改性二氧化硅吸附剂0.5-0.8g。
本发明具有以下有益效果：
本发明制得的改性二氧化硅吸附剂，表面修饰有氮杂大环配体，吸附速率快，易于洗脱和重复利用，且其比表面积大，亲水性好，可以有效除去亚甲基蓝染料废水中的染料分子;
该吸附剂的吸附量受温度和pH影响较小，具有环境友好的特性，对水体不会造成二次污染。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)吸附剂的制备：
将2g1,4,7,10-四氮杂环十二烷、1.5g碘化钾和6g碳酸钾溶解于200ml四氢呋喃中，氮气保护下，加入1g氯基功能化的介孔二氧化硅，持续搅拌下回流反应20h，反应结束后冷却至室温，过滤得到产品，用乙醇和水交替洗涤2-5次，60℃下真空干燥12h，得到改性二氧化硅吸附剂;
(2)向每升亚甲基蓝染料废水中加入0.5g步骤(1)制得的改性二氧化硅吸附剂，并将染料废水的pH调节至5-10，在3000转/分的状态下搅拌24h，静置过滤除去吸附有亚甲基蓝染料的吸附剂，即除去了废水中的亚甲基蓝染料。
实施例2
一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)吸附剂的制备：
将5g1,4,8,11-四氮杂环十四烷、1,4,8,12-四氮杂环十五烷、3.5g碘化钾和11g碳酸钾溶解于400ml乙腈中，氮气保护下，加入1.2g氯基功能化的介孔二氧化硅，持续搅拌下回流反应40h，反应结束后冷却至室温，过滤得到产品，用乙醇和水交替洗涤2-5次，80℃下真空干燥16h，得到改性二氧化硅吸附剂;
(2)向每升亚甲基蓝染料废水中加入0.8g步骤(1)制得的改性二氧化硅吸附剂，并将染料废水的pH调节至5-10，在5000转/分的状态下搅拌48h，静置过滤除去吸附有亚甲基蓝染料的吸附剂，即除去了废水中的亚甲基蓝染料。
实施例3
一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)吸附剂的制备：
将3g 1,4,8,12-四氮杂环十五烷、2g碘化钾和7g碳酸钾溶解于250ml甲苯中，氮气保护下，加入1.05g氯基功能化的介孔二氧化硅，持续搅拌下回流反应25h，反应结束后冷却至室温，过滤得到产品，用乙醇和水交替洗涤2-5次，65℃下真空干燥13h，得到改性二氧化硅吸附剂;
(2)向每升亚甲基蓝染料废水中加入0.6g步骤(1)制得的改性二氧化硅吸附剂，并将染料废水的pH调节至5-10，在3500转/分的状态下搅拌30h，静置过滤除去吸附有亚甲基蓝染料的吸附剂，即除去了废水中的亚甲基蓝染料。
实施例4
一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)吸附剂的制备：
将3.5g 1,4,7,10,13-五氮杂环十五烷、2.5g碘化钾和8g碳酸钾溶解于300ml四氢呋喃中，氮气保护下，加入1.1g氯基功能化的介孔二氧化硅，持续搅拌下回流反应30h，反应结束后冷却至室温，过滤得到产品，用乙醇和水交替洗涤2-5次，70℃下真空干燥14h，得到改性二氧化硅吸附剂;
(2)向每升亚甲基蓝染料废水中加入0.65g步骤(1)制得的改性二氧化硅吸附剂，并将染料废水的pH调节至5-10，在4000转/分的状态下搅拌35h，静置过滤除去吸附有亚甲基蓝染料的吸附剂，即除去了废水中的亚甲基蓝染料。
实施例5
一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)吸附剂的制备：
将4g 1,4,7,10,13,16-六氮杂环十八烷、3g碘化钾和9g碳酸钾溶解于350ml甲苯中，氮气保护下，加入1.15g氯基功能化的介孔二氧化硅，持续搅拌下回流反应35h，反应结束后冷却至室温，过滤得到产品，用乙醇和水交替洗涤2-5次，75℃下真空干燥15h，得到改性二氧化硅吸附剂;
(2)向每升亚甲基蓝染料废水中加入0.7g步骤(1)制得的改性二氧化硅吸附剂，并将染料废水的pH调节至5-10，在4500转/分的状态下搅拌40h，静置过滤除去吸附有亚甲基蓝染料的吸附剂，即除去了废水中的亚甲基蓝染料。
实施例6
一种亚甲基蓝染料废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)吸附剂的制备：
将4.5g 1,4,7,10-四氮杂环十二烷、3.2g碘化钾和10g碳酸钾溶解于400ml甲苯中，氮气保护下，加入1.18g氯基功能化的介孔二氧化硅，持续搅拌下回流反应40h，反应结束后冷却至室温，过滤得到产品，用乙醇和水交替洗涤2-5次，75℃下真空干燥15.5h，得到改性二氧化硅吸附剂;
(2)向每升亚甲基蓝染料废水中加入0.75g步骤(1)制得的改性二氧化硅吸附剂，并将染料废水的pH调节至5-10，在5000转/分的状态下搅拌45h，静置过滤除去吸附有亚甲基蓝染料的吸附剂，即除去了废水中的亚甲基蓝染料。
