申请日2014.11.10
公开(公告)日2015.01.28
IPC分类号C02F1/58; C02F1/56
摘要
本发明属于水污染防治中的水处理技术领域，特别涉及染料废水的处理，具体为一种利用改性秸秆处理染料废水的方法。该方法采用两步法进行秸秆改性，首先用氢氧化钠对水稻秸秆进行预处理，然后将处理后的水稻秸秆与十四烷基三甲基氯化铵进行改性反应，再利用改性水稻秸秆对水体中橙黄Ⅱ、亚甲基蓝、铬黑T染料的去除，最终实现染料废水处理。改性水稻秸秆与十四烷基三甲基氯化铵以质量比为1:1～1:1.5进行混合反应。所述的氢氧化钠的质量百分含量为10%-30%。本技术方案具有良好的凝聚效果、脱色能力强、使用方便、节约成本;不仅解决了农业秸秆的资源化利用，同时也可以实现对染料废水的脱色处理。
权利要求书
1.一种利用改性秸秆处理染料废水的方法，其特征在于：该方法采用两步法进行秸秆改性，首先用氢氧化钠对秸秆进行预处理，然后将处理后的秸秆与十四烷基三甲基氯化铵进行改性反应，再利用改性秸秆对水体中橙黄Ⅱ、亚甲基蓝、铬黑T染料的去除，最终实现染料废水脱色处理。
2.根据权利要求1所述的利用改性秸秆处理染料废水的方法，其特征在于：所述的秸秆为水稻秸秆。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的利用改性秸秆处理染料废水的方法，其特征在于：所述的改性秸秆与十四烷基三甲基氯化铵以质量比为1:1～1:1.5进行混合反应。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的利用改性秸秆处理染料废水的方法，其特征在于：所述的氢氧化钠的质量百分含量为10%-30% 。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的利用改性秸秆处理染料废水的方法，其特征在于：所述的秸秆与十四烷基三甲基氯化铵在pH值为3-11、反应时间为15-25min、温度为40～50℃和搅拌速率为400-500r/min的条件下进行反应。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的利用改性秸秆处理染料废水的方法，其特征在于：在反应温度为20℃、搅拌速率为300r/min、改性秸秆投加剂量为0.6g、pH=5、反应时间为20min时，改性秸秆对浓度为0.03g/L的橙黄Ⅱ染料废水的脱色率为95.71%。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的利用改性秸秆处理染料废水的方法，其特征在于：在反应温度为20℃、搅拌速率为300r/min、改性秸秆投加剂量为0.8g、pH=7、反应时间为25min时，改性秸秆对浓度为0.03g/L的亚甲基蓝染料废水脱色率为76.35%。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的利用改性秸秆处理染料废水的方法，其特征在于：在反应温度为20℃、搅拌速率为300r/min、改性秸秆投加剂量为0.6g、pH=7、反应时间为15min时，改性秸秆对浓度为0.03g/L的铬黑T染料废水脱色率为97.47%。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的利用改性秸秆处理染料废水的方法，其特征在于：所述的改性秸秆的投加量为0.8g/L-1.6g/L。
说明书
一种利用改性秸秆处理染料废水的方法
技术领域
本发明属于水污染防治中的水处理技术领域，特别涉及染料废水的处理， 具体为一种利用改性秸秆处理染料废水的方法。
背景技术
我国是农业生产大国，每年都会产生大量的农业秸秆，据统计我国每年产 生的农作物秸秆大约有6亿多吨。农作物秸秆不仅含有植物生长所需的各种营 养成分，同时含有丰富的有机物。既可以作为饲料资源，又可作为土壤有机质 的来源。目前我国秸秆的利用率仅为33%，其中经过技术处理的仅占2.6%左右， 主要的利用途径为：秸秆还田、能源利用、饲料利用、工业利用等。
随着农村生活水平的不断提高，煤、天然气等能源逐渐替代了秸秆成为农 村的主要生活生产的能源，同时集约化养殖和饲料工业的快速发展也使农作物 秸秆在饲料中的比重越来越小，大量农作物秸秆弃置于田间地头，其堆沤过程 中产生的有害物质极易污染地表水体和浅层地下水;收获季节秸秆的大面积焚 烧污染空气，造成农村环境的恶化，给公路、民航运输带来极大的安全隐患， 秸秆的资源化利用不但能够减少以至消除农业废弃物危害，还为农业生产提供 丰富的能源和物质投入，从而减少农业生产过程的外部投入，节约资源，降低 生产成本，增加农业收入。因此对于一个人口众多而农业资源相对短缺的国家， 搞好农业秸秆的综合利用，变废为宝，化害为利，在大力提高资源利用率的同 时，保护生态环境，是整个农业可持续发展的一项战略措施，具有重大的现实 意义和战略意义。
纺织工业是我国传统的支柱产业，随着国民经济的快速发展，我国的印染 业也进入了高速发展期，据不完全统计，我国印染废水每天排放量为300～400 万m3，在纺织工业中，染色是纺织产品加工过程的重要环节，其过程是用不同 的染料、助剂和染色方法使各种不同的纤维获得我们想要的颜色。因此染料具 有必不可少的作用，但是由于印染过程中染色剂的使用使得印染废水具有成分 复杂、色度大、浓度高且生物难降解物质多的特点，特别是近年来，合成纤维 的品种和数量的增加以及化学浆料(PVA)代替淀粉在印染工业中的应用，使得 印染废水更加难处理。
近年来，随着高效、新型高分子絮凝剂的开发和应用，以其良好的凝聚效 果、脱色能力和操作简单、投资省等优点，高分子絮凝剂正广泛地应用于处理 印染废水过程中。利用农业秸秆废弃物合成新型高分子絮凝剂，不仅能实现农 业废弃物资源化利用，同时也能解决印染废水中染色剂的脱色问题，具有重要 的研究价值。
发明内容
本发明的目的是将废弃秸秆进行化学改性，通过对不同染料废水的脱色处 理，达到资源再利用。本发明具有原料来源广泛，工艺简单易控制，产品脱色 效果好等优点。
水稻秸秆主要是由纤维素、半纤维素、木质素构成，通过粉碎、碱润涨等 预处理，不仅可以溶解出半纤维素、木质素、杂质等，还可使秸秆纤维素的形 态和细微结构发生变化，从而提高纤维素的反应性能，而秸秆纤维素每个基环 上均具有三个醇羟基，这些羟基使纤维素可以发生氧化、醚化酯化等化学反应， 将预处理后的秸秆与醚化剂反应，得到的产物可以用于染料废水脱色处理。
为了实现上述目的，采用的技术方案如下：
一种利用改性秸秆处理染料废水的方法，该方法采用两步法进行秸秆改性， 所述的秸秆为水稻秸秆。首先用氢氧化钠对水稻秸秆进行预处理，然后将处理 后的水稻秸秆与十四烷基三甲基氯化铵进行改性反应，再利用改性水稻秸秆对 水体中橙黄II、亚甲基蓝、铬黑T染料的去除，最终实现染料废水处理。所述 的改性水稻秸秆与十四烷基三甲基氯化铵以质量比为1∶1～1∶1.5进行混合反应。 所述的氢氧化钠的质量百分含量为10%-30%。
所述的改性水稻秸秆与十四烷基三甲基氯化铵在pH值为3-11、反应时间 为15-25min、温度为40～50℃和搅拌速率为400～500r/min的条件下进行 反应。
在反应温度为20℃、搅拌速率为300r/min、投加剂量为0.6g、pH=5、 反应时间为20min时，改性秸秆对浓度为0.03g/L的橙黄II染料废水的脱色率 为95.71%。
在反应温度为20℃、搅拌速率为300r/min、投加剂量为0.8g、pH=7、 反应时间为25min时，改性秸秆对浓度为0.03g/L的亚甲基蓝染料废水脱色率 为76.35%。
在反应温度为20℃、搅拌速率为300r/min、投加剂量为0.6g、pH=7、 反应时间为15min时，改性秸秆对浓度为0.03g/L的铬黑T染料废水脱色率为 97.47%。
秸秆预处理的具体步骤为：称取一定量过20目筛的水稻秸秆和氢氧化钠加 入反应器中，水稻秸秆与氢氧化钠质量比控制在1∶1～1∶1.5之间，同时加入一 定量的蒸馏水与浓度为3%的双氧水，蒸馏水与双氧水的体积比控制在2∶1～ 1.5∶1之间，利用磁力搅拌器对反应物进行搅拌，控制搅拌速率在250～ 350r/min，在室温下搅拌5～6h后进行过滤，同时对产物不断润洗，直至接近 中性，在50～60℃条件下烘干。
秸秆改性的具体步骤为：称取一定量的十四烷基三甲基氯化铵与经预处理 后的秸秆加入反应器中，二者质量比控制在0.3∶1～3∶1之间，同时加入定量体 积的蒸馏水与浓度为3%的双氧水，二者体积比为2∶1～1.5∶1之间，利用氢氧化 钠与盐酸调节反应器内溶液pH值在3～11之间，利用磁力搅拌器对反应物进 行搅拌，控制搅拌速率在200～600r/min，调节温度在20～60℃，搅拌2～6h 后进行过滤，对产物不断润洗，直至接近中性，在50～60℃条件下烘干，得改 性秸秆。
改性秸秆实际应用：将制取的改性秸秆分别加入到橙黄II、亚甲基蓝、铬 黑T三种染料废水中，同时调节pH在3～11，反应时间在15～25min，改性 秸秆投加质量在0.8g/L～1.6g/L之间，可以实现对橙黄II、铬黑T染料废水脱 色率达到95%以上，对亚甲基蓝染料废水脱色率达到75%以上。
本发明的积极效果为：
(一)本技术方案具有良好的凝聚效果、脱色能力强、使用方便、节约成 本;
(二)不仅解决了农业秸秆的资源化利用，同时也可以实现对染料废水的 脱色处理。
