申请日2015.10.19
公开(公告)日2015.12.16
IPC分类号B01J20/22; B01J20/30; C02F103/30; C02F3/02; C02F3/34
摘要
本发明涉及一种介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂的制备方法，属于废水脱色领域。本发明针对现有合成无机脱色剂不够稳定，放置时间过长导致解吸的问题，通过质量分数为25%的氨水、十六烷基三甲溴化铵和乙二醇溶解纳米二氧化硅，再将二氧化硅溶液与浓盐酸和无水乙醇进行反应制备介孔纳米二氧化硅，随后将漆酶粉末和介孔二氧化硅颗粒通过摇床和超声波辅助振荡，使漆酶预固化，最后使预固化的介孔二氧化硅和漆酶固定液，在磁力搅拌中完成固化，本发明的介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂色度脱除率可达65～70%，且可多次使用也不会发生解吸，采用合成无机物制备脱色剂，绿色环保无二次污染。
权利要求书
1.一种利用介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
(1)按质量百分比计，选取2～8%的质量分数为25%的氨水、11.7～15.5%的乙二醇、0.3～0.5%的十六烷基三甲溴化铵、40～41%的去离子水和40～41%的纳米二氧化硅，在45～50℃温度下，搅拌混合使材料充分溶解后，对其升温至55～60℃，在600～800r/min下搅拌反应2～3h，制备得纳米二氧化硅混合液;
(2)按重量份数计，选取5～15份纳米二氧化硅混合液、10～15份质量分数为98%的浓盐酸和75～80份的无水乙醇，搅拌混合均匀并在80～90℃下回流2～4h，随后停止加热自然冷却至室温后，将其置于12000～13000r/min的离心机中离心分离10～15min，取下层沉淀并用无水乙醇洗涤3～5次后，将其置于60～65℃烘箱中干燥2～3h即可制备得介孔纳米二氧化硅颗粒，备用;
(3)按质量分数计，称取2～8份的磷酸二氢钠、7～9份的磷酸氢二钠和85～89份去离子水，在20～30℃下搅拌混合使其溶解，随后用0.3mol/L的氢氧化钠溶液和质量分数为20%的柠檬酸溶液调节pH至7.0，制备得磷酸盐缓冲液，备用;
(4)按质量比1：100将漆酶粉末和步骤(2)制备的介孔纳米二氧化硅颗粒置于一干燥烧杯中，同时将其置于振荡摇床中，以20mm的振幅缓慢振荡3～5h，同时在振荡同时，对其进行200～300W超声辅助间歇振荡，每隔15min振荡2～3min，直至振荡摇床停止为止，制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒;
(5)按质量比1:1000将漆酶粉末和磷酸盐缓冲液搅拌混合，制备得漆酶固定液，随后按质量比1:100，将上述制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒和漆酶固定液按比例混合，在4～5℃下磁力搅拌8～10h后，将其置于4000～5000r/min的离心机中离心5～8min，取下层沉淀并置于4℃下自然干燥20～24h，即可制备得一种利用介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂。
说明书
一种利用介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种利用介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂的制备方法，属于废水脱色领域。
背景技术
近年来，随着人们生活水平的提高和对美的追求，纺织品的产量和质量都有了大
幅度的提高，由于加工品种及产量经常变化，导致水温水量较大变化。化纤织物的发展和印染技术的进步，印染废水色度高、毒性强、水量大、可生化性差，从而使其的治理越来越难，印染废水对环境的污染也越来越严重。造成水体有色的主要原因是染料。目前全世界染料年总生产量在60万吨以上，其中50%以上用于纺织品染色，而在纺织品加工过程中，有10%~20%的染料作为废物排出。印染废水中的偶氮染料能使生物致畸、致癌、致突变。
近年来，印染废水脱色研究十分活跃，根据处理方法不同可分为两大类，即生化法和物化法。物化法包括吸附、混凝、中和等，生化法包括活性污泥法、生物转盘等。而效果较好的则有合成无机脱色剂，含有二氧化硅的复合氧化物可用于处理染料废水，且具有热再生性。采用Mg(OH)2吸附处理阴离子染料废水显示了优良的脱色效果，但是Mg(OH)2吸附后放置时间不宜过长，否则可能发生解吸影响脱色效果。所以需要一种脱色效果显著，稳定不易发生解析可多次使用的脱色剂很有必要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对印染废水脱色过程中，使用的合成无机脱色剂不够稳定，放置时间过长导致解吸的问题，提供了一种纳米二氧化硅与十六烷基三甲溴化铵进行反应，同时经浓盐酸和无水乙醇进行反复混合回流，制备介孔纳米二氧化硅颗粒，在摇床振荡和超声波内部辅助振荡作用下，使漆酶粉末于纳米介孔二氧化硅初步负载，同时通过磁力搅拌介孔二氧化硅和漆酶固定液，使漆酶牢固负载，提高了合成无机脱色剂稳定性和脱色效果。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：
(1)按质量百分比计，选取2～8%的质量分数为25%的氨水、11.7～15.5%的乙二醇、0.3～0.5%的十六烷基三甲溴化铵、40～41%的去离子水和40～41%的纳米二氧化硅，在45～50℃温度下，搅拌混合使材料充分溶解后，对其升温至55～60℃，在600～800r/min下搅拌反应2～3h，制备得纳米二氧化硅混合液;
(2)按重量份数计，选取5～15份纳米二氧化硅混合液、10～15份质量分数为98%的浓盐酸和75～80份的无水乙醇，搅拌混合均匀并在80～90℃下回流2～4h，随后停止加热自然冷却至室温后，将其置于12000～13000r/min的离心机中离心分离10～15min，取下层沉淀并用无水乙醇洗涤3～5次后，将其置于60～65℃烘箱中干燥2～3h即可制备得介孔纳米二氧化硅颗粒，备用;
(3)按质量分数计，称取2～8份的磷酸二氢钠、7～9份的磷酸氢二钠和85～89份去离子水，在20～30℃下搅拌混合使其溶解，随后用0.3mol/L的氢氧化钠溶液和质量分数为20%的柠檬酸溶液调节pH至7.0，制备得磷酸盐缓冲液，备用;
(4)按质量比1：100将漆酶粉末和步骤(2)制备的介孔纳米二氧化硅颗粒置于一干燥烧杯中，同时将其置于振荡摇床中，以20mm的振幅缓慢振荡3～5h，同时在振荡同时，对其进行200～300W超声辅助间歇振荡，每隔15min振荡2～3min，直至振荡摇床停止为止，制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒;
(5)按质量比1:1000将漆酶粉末和磷酸盐缓冲液搅拌混合，制备得漆酶固定液，随后按质量比1:100，将上述制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒和漆酶固定液按比例混合，在4～5℃下磁力搅拌8～10h后，将其置于4000～5000r/min的离心机中离心5～8min，取下层沉淀并置于4℃下自然干燥20～24h，即可制备得一种利用介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂。
本发明的应用：在印染废水进入二沉池后，按每吨印染废水5～10kg，将制备的介孔二氧化硅固化漆酶脱色剂颗粒撒入二沉池中，并对其进行曝气，8～10h后色度由20万度下降至500度以下，吸附后对其热再生处理后，使用8～10次不发生解吸。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂色度脱除率可达65～70%，且可多次使用也不会发生解吸;
(2)采用合成无机物制备脱色剂，绿色环保无二次污染。
具体实施方式
按质量百分比计，选取2～8%的质量分数为25%的氨水、11.7～15.5%的乙二醇、0.3～0.5%的十六烷基三甲溴化铵、40～41%的去离子水和40～41%的纳米二氧化硅，在45～50℃温度下，搅拌混合使材料充分溶解后，对其升温至55～60℃，在600～800r/min下搅拌反应2～3h，制备得纳米二氧化硅混合液;按重量份数计，选取5～15份纳米二氧化硅混合液、10～15份质量分数为98%的浓盐酸和75～80份的无水乙醇，搅拌混合均匀并在80～90℃下回流2～4h，随后停止加热自然冷却至室温后，将其置于12000～13000r/min的离心机中离心分离10～15min，取下层沉淀并用无水乙醇洗涤3～5次后，将其置于60～65℃烘箱中干燥2～3h即可制备得介孔纳米二氧化硅颗粒，备用;按质量分数计，称取2～8份的磷酸二氢钠、7～9份的磷酸氢二钠和85～89份去离子水，在20～30℃下搅拌混合使其溶解，随后用0.3mol/L的氢氧化钠溶液和质量分数为20%的柠檬酸溶液调节pH至7.0，制备得磷酸盐缓冲液，备用;按质量比1：100将漆酶粉末和介孔纳米二氧化硅颗粒置于一干燥烧杯中，同时将其置于振荡摇床中，以20mm的振幅缓慢振荡3～5h，同时在振荡同时，对其进行200～300W超声辅助间歇振荡，每隔15min振荡2～3min，直至振荡摇床停止为止，制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒;按质量比1:1000将漆酶粉末和磷酸盐缓冲液搅拌混合，制备得漆酶固定液，随后按质量比1:100，将上述制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒和漆酶固定液按比例混合，在4～5℃下磁力搅拌8～10h后，将其置于4000～5000r/min的离心机中离心5～8min，取下层沉淀并置于4℃下自然干燥20～24h，即可制备得一种利用介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂。
实例1
按质量百分比计，选取2%的质量分数为25%的氨水、15.5%的乙二醇、0.5%的十六烷基三甲溴化铵、41%的去离子水和41%的纳米二氧化硅，在45℃温度下，搅拌混合使材料充分溶解后，对其升温至55℃，在600r/min下搅拌反应2h，制备得纳米二氧化硅混合液;按重量份数计，选取5份纳米二氧化硅混合液、15份质量分数为98%的浓盐酸和80份的无水乙醇，搅拌混合均匀并在80℃下回流2h，随后停止加热自然冷却至室温后，将其置于12000r/min的离心机中离心分离10min，取下层沉淀并用无水乙醇洗涤3次后，将其置于60℃烘箱中干燥2h即可制备得介孔纳米二氧化硅颗粒，备用;按质量分数计，称取2份的磷酸二氢钠、9份的磷酸氢二钠和89份去离子水，在20℃下搅拌混合使其溶解，随后用0.3mol/L的氢氧化钠溶液和质量分数为20%的柠檬酸溶液调节pH至7.0，制备得磷酸盐缓冲液，备用;按质量比1：100将漆酶粉末和介孔纳米二氧化硅颗粒置于一干燥烧杯中，同时将其置于振荡摇床中，以20mm的振幅缓慢振荡3h，同时在振荡同时，对其进行200W超声辅助间歇振荡，每隔15min振荡2min，直至振荡摇床停止为止，制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒;按质量比1:1000将漆酶粉末和磷酸盐缓冲液搅拌混合，制备得漆酶固定液，随后按质量比1:100，将上述制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒和漆酶固定液按比例混合，在4℃下磁力搅拌8h后，将其置于4000r/min的离心机中离心5min，取下层沉淀并置于4℃下自然干燥20h，即可制备得一种利用介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂。在印染废水进入二沉池后，按每吨印染废水5kg，将制备的介孔二氧化硅固化漆酶脱色剂颗粒撒入二沉池中，并对其进行曝气，8h后色度由20万度下降至450度，吸附后对其热再生处理后，使用8次不发生解吸。
实例2
按质量百分比计，选取5%的质量分数为25%的氨水、14.5%的乙二醇、0.5%的十六烷基三甲溴化铵、40%的去离子水和40%的纳米二氧化硅，在47℃温度下，搅拌混合使材料充分溶解后，对其升温至57℃，在700r/min下搅拌反应2.5h，制备得纳米二氧化硅混合液;按重量份数计，选取8份纳米二氧化硅混合液、17份质量分数为98%的浓盐酸和75份的无水乙醇，搅拌混合均匀并在85℃下回流3h，随后停止加热自然冷却至室温后，将其置于12500r/min的离心机中离心分离13min，取下层沉淀并用无水乙醇洗涤4次后，将其置于62℃烘箱中干燥2.5h即可制备得介孔纳米二氧化硅颗粒，备用;按质量分数计，称取5份的磷酸二氢钠、8份的磷酸氢二钠和87份去离子水，在25℃下搅拌混合使其溶解，随后用0.3mol/L的氢氧化钠溶液和质量分数为20%的柠檬酸溶液调节pH至7.0，制备得磷酸盐缓冲液，备用;按质量比1：100将漆酶粉末和介孔纳米二氧化硅颗粒置于一干燥烧杯中，同时将其置于振荡摇床中，以20mm的振幅缓慢振荡4h，同时在振荡同时，对其进行250W超声辅助间歇振荡，每隔15min振荡2min，直至振荡摇床停止为止，制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒;按质量比1:1000将漆酶粉末和磷酸盐缓冲液搅拌混合，制备得漆酶固定液，随后按质量比1:100，将上述制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒和漆酶固定液按比例混合，在4℃下磁力搅拌9h后，将其置于4500r/min的离心机中离心6min，取下层沉淀并置于4℃下自然干燥23h，即可制备得一种利用介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂。在印染废水进入二沉池后，按每吨印染废水8kg，将制备的介孔二氧化硅固化漆酶脱色剂颗粒撒入二沉池中，并对其进行曝气，9h后色度由20万度下降至350，吸附后对其热再生处理后，使用9次不发生解吸。
实例3
按质量百分比计，选取8%的质量分数为25%的氨水、11.7%的乙二醇、0.3%的十六烷基三甲溴化铵、40%的去离子水和40%的纳米二氧化硅，在50℃温度下，搅拌混合使材料充分溶解后，对其升温至60℃，在800r/min下搅拌反应3h，制备得纳米二氧化硅混合液;按重量份数计，选取10份纳米二氧化硅混合液、15份质量分数为98%的浓盐酸和75份的无水乙醇，搅拌混合均匀并在90℃下回流4h，随后停止加热自然冷却至室温后，将其置于13000r/min的离心机中离心分离15min，取下层沉淀并用无水乙醇洗涤5次后，将其置于65℃烘箱中干燥3h即可制备得介孔纳米二氧化硅颗粒，备用;按质量分数计，称取8份的磷酸二氢钠、7份的磷酸氢二钠和85份去离子水，在30℃下搅拌混合使其溶解，随后用0.3mol/L的氢氧化钠溶液和质量分数为20%的柠檬酸溶液调节pH至7.0，制备得磷酸盐缓冲液，备用;按质量比1：100将漆酶粉末和步骤(2)制备的介孔纳米二氧化硅颗粒置于一干燥烧杯中，同时将其置于振荡摇床中，以20mm的振幅缓慢振荡5h，同时在振荡同时，对其进行300W超声辅助间歇振荡，每隔15min振荡3min，直至振荡摇床停止为止，制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒;按质量比1:1000将漆酶粉末和磷酸盐缓冲液搅拌混合，制备得漆酶固定液，随后按质量比1:100，将上述制备得预固化漆酶纳米二氧化硅颗粒和漆酶固定液按比例混合，在5℃下磁力搅拌10h后，将其置于5000r/min的离心机中离心8min，取下层沉淀并置于4℃下自然干燥24h，即可制备得一种利用介孔二氧化硅固化漆酶印染废水脱色剂。在印染废水进入二沉池后，按每吨印染废水10kg，将制备的介孔二氧化硅固化漆酶脱色剂颗粒撒入二沉池中，并对其进行曝气，10h后色度由20万度下降至325，吸附后对其热再生处理后，使用10次不发生解吸。
