公布日：2023.12.15
申请日：2023.09.20
分类号：C02F1/56(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F11/10(2006.01)I;B01J20/08(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I;B01J20/28(2006.01)I;C02F101/22(2006.01)N;C02F103
/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种基于生物基微球的含铬铝型材废水处理和资源化利用方法。本发明首先以碱木质素为主要原料合成生物基微球；利用生物基微球处理含铬铝型材废水，获得铬固定化的铝型材污泥；对铬固定化铝型材污泥进行焙烧和振荡，得到活化的铝型材污泥；最后将活化的铝型材污泥用于废水吸附。生物基微球含有大量羧基，且具有自聚集和絮凝效果，实现含铬铝型材废水的多效处理。焙烧过程中，生物基微球表面吸附的铬形成氧化铬保护微球。振荡活化使生物基微球内部活性位点暴露，与孔隙结构和氧化铝一同作用于废水吸附。实现了含铬铝型材废水的资源化利用。
权利要求书
1.基于生物基微球的含铬铝型材废水处理和资源化利用方法，包括如下步骤：(1)生物基微球的合成：取2-15重量份的碱木质素和2-10重量份的甲基丙烯酸异氰基乙酯于烧瓶中，加入20-80重量份的溶剂，在室温下，以100-500rmp的速度搅拌12-36h,得碱木质素聚合物；取4-20重量份烘干后的碱木质素聚合物加入到烧瓶中，加入1-10重量份甲基丙烯酸，随后加入0.01-0.1重量份偶氮二异丁腈、1-10重量份甲基丙烯酸甲酯、50-200重量份N,N-二甲基甲酰胺，于50-70℃下反应3-8h，随后加40-150重量份纯水，以100-500rmp的速度搅拌，12h后选取0.05μm-0.45μm的滤膜对反应产物混合物进行抽滤，取抽滤后的产物于烘箱中烘干，即得生物基微球；(2)含铬铝型材废水的处理：取铝型材企业废水处理系统中调节池的含铬铝型材废水500-1000重量份于烧杯中，滴加盐酸将pH值调至2-5；投加0.2-1重量份生物基微球，在150-300r/min下快搅5-10min，然后，在50-90r/min转速下慢搅10-30min，静置20min，离心，得铬固定化的铝型材污泥；(3)铬固定化铝型材污泥的焙烧：取铬固定化的铝型材污泥于烘箱中，在50-100℃下干燥48h，冷却后研磨过筛，将铝泥压制成圆柱体，再将样品置于烘箱中，40-60℃干燥5h，并放入马弗炉中。以10℃/min的升温速率从室温升至600-900℃，并保温3h，随后以5℃/min的速度升温到900-1500℃，并保温3h。冷却至室温，得焙烧铝型材污泥；(4)焙烧铝型材污泥的活化：取焙烧铝型材污泥样品置于烧杯中，使用涡旋振荡器振荡10-30min，得活化铝型材污泥。
2.根据权利要求1所述的基于生物基微球的含铬铝型材废水处理和资源化利用方法，其特征在于：所述步骤(1)中溶剂为乙腈、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中任意一种或多种的混合物。
3.一种根据权利要求1所述的制备方法制得的生物基微球。
4.一种根据权利要求1所述的制备方法制得的活化铝型材污泥。
5.根据权利要求1所述的基于生物基微球的含铬铝型材废水处理和资源化利用方法，其特征在于：所制备的活化铝型材污泥可应用于废水吸附领域。
6.根据权利要求1所述的基于生物基微球的含铬铝型材废水处理和资源化利用方法，其特征在于：所述活化铝型材污泥的资源化利用方法是根据废水的污染程度，将适量活化铝型材污泥投入废水中，直至达到最大吸附量。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种基于生物基微球的含铬铝型材废水处理和资源化利用方法。本发明以碱木质素为主要原料合成生物基微球；利用生物基微球处理含铬铝型材废水，获得铬固定化的铝型材污泥；对铬固定化铝型材污泥进行焙烧和振荡，得到活化的铝型材污泥；最后将活化的铝型材污泥用于废水吸附。本发明制备的生物基微球含有大量羧基，且具有自聚集和絮凝效果，实现含铬铝型材废水的多效处理，得到铬固定化的铝型材污泥。污泥焙烧过程中，生物基微球表面吸附的铬形成氧化铬保护微球。振荡活化使生物基微球内部活性位点暴露，与孔隙结构和氧化铝一同作用，使活化铝型材污泥成为高效吸附剂。实现了含铬铝型材废水的资源化利用。
为解决其技术问题，本发明采用的技术方案为：基于生物基微球的含铬铝型材废水处理和资源化利用方法，包括如下步骤：
(1)生物基微球的合成：
取2-15重量份的碱木质素和2-10重量份的甲基丙烯酸异氰基乙酯于烧瓶中，加入20-80重量份的溶剂，在室温下，以100-500rmp的速度搅拌12-36h,得碱木质素聚合物；
取4-20重量份烘干后的碱木质素聚合物加入到烧瓶中，加入1-10重量份甲基丙烯酸，随后加入0.01-0.1重量份偶氮二异丁腈、1-10重量份甲基丙烯酸甲酯、50-200重量份N,N-二甲基甲酰胺，于50-70℃下反应3-8h，随后加40-150重量份纯水，以100-500rmp的速度搅拌，12h后选取0.05μm-0.45μm的滤膜对反应产物混合物进行抽滤，取抽滤后的产物于烘箱中烘干，即得生物基微球；
(2)含铬铝型材废水的处理：
取铝型材企业废水处理系统中调节池的含铬铝型材废水500-1000重量份于烧杯中，滴加盐酸将pH值调至2-5；投加0.2-1重量份生物基微球，在150-300r/min下快搅5-10min，然后，在50-90r/min转速下慢搅10-30min，静置20min，离心，得铬固定化的铝型材污泥；
(3)铬固定化铝型材污泥的焙烧：
取铬固定化的铝型材污泥于烘箱中，在50-100℃下干燥48h，冷却后研磨过筛，将铝泥压制成圆柱体，再将样品置于烘箱中，40-60℃干燥5h，并放入马弗炉中。以10℃/min的升温速率从室温升至600-900℃，并保温3h，随后以5℃/min的速度升温到900-1500℃，并保温3h。冷却至室温，得焙烧铝型材污泥；
(4)焙烧铝型材污泥的活化：
取焙烧铝型材污泥样品置于烧杯中，使用涡旋振荡器振荡10-30min，得活化铝型材污泥。
所述步骤(1)中溶剂为乙腈、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中任意一种或多种的混合物。
根据上述制备方法制得的生物基微球。
根据上述制备方法制得的活化铝型材污泥。
所制备的活化铝型材污泥可应用于废水吸附领域。
所述活化铝型材污泥的资源化利用方法是根据废水的污染程度，将适量活化铝型材污泥投入废水中，直至达到最大吸附量。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明先利用生物基微球处理含铬铝型材废水，对其中的不同价态的铬进行同时固定，形成了铬固定化的铝型材污泥，再通过焙烧、振荡获得活化的铝型材污泥，活化的铝型材污泥可用于废水中污染物吸附，实现了含铬铝型材废水的资源化利用。
2.本发明采用碱木质素制备了生物基微球，微球含有大量羧基，并且选用原料反应活性强，不会额外生成其它强挥发性小分子如酸类物质，影响后期使用效果。且具有自聚集和絮凝效果，可实现含铬铝型材废水的多效处理。羧基可吸附含铬铝型材废水中的铬(Ⅲ)和铬(Ⅵ)实现第一次固定。再通过微球的自聚集作用聚集实现第二次固定。最后，微球絮凝含铬铝型材废水中其他污染物，形成铬固定化的铝型材污泥，这是第三次固定，最后焙烧形成的氧化铝晶体又实现第四次固定。
3.本发明焙烧铬固定化铝型材污泥的过程中，生物基微球表面吸附的铬形成氧化铬保护微球。同时，污泥中的主要成分铝形成氧化铝。对焙烧铝型材污泥进行了振荡活化，使铝型材污泥的结构松散形成更多孔隙，生物基微球内部羰基等活性位点暴露。微球内部活性位点、氧化铝和污泥孔隙结构的存在使活化铝型材污泥成为具有强大潜力的吸附剂，可用于染料废水等废水的吸附。
（发明人：周贞洁;兰巧巧;李建;王振宇;邓丹凤）
