一种利用葵花籽壳生物质炭吸附剂去除废水中孔雀石绿的方法

摘要

一种利用葵花籽壳制备的吸附剂去除废水中孔雀石绿的方法，属于废水处理技术领域。在含100～900mg/L孔雀石绿、pH为2～8的溶液中加入微波加热制备的葵花籽壳生物质炭吸附剂和氯化钠，在20～60℃下吸附2～24h后，过滤分离，滤液调至中性后排放。本发明的去除废水中孔雀石绿的方法简单，成本低，无二次污染。

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种利用吸附剂去除废水中孔雀石绿 的方法，特别是涉及一种利用葵花籽壳生物质炭吸附剂去除废水中孔雀石绿的 方法。

背景技术

孔雀石绿是一种人工合成的有机化合物，既是染料，也是一种杀菌剂，其 化学官能团三苯甲烷基有致癌作用。孔雀石绿常用于羊毛、丝、皮革等的染色。 在水产养殖产业，孔雀石绿用作治理鱼类或鱼卵的寄生虫、真菌或细菌感染， 但对某些海产品有高度毒性、高残留等副作用。孔雀石绿沉积在鱼体和其他食 物中，通过食物链到达人体或动物体内并积累，危害人类身体健康，易引起人 和动物肝、肾、皮肤等脏器和组织中毒。

目前国内外去除孔雀石绿方法主要有离子交换法、膜分离法、沉淀法及氧 化还原法等，离子交换法、膜分离法成本较高，而沉淀法、氧化还原法化学试 剂消耗量大，还可能产生二次污染，限制了这些方法的广泛应用。近年来，生 物吸附法因低廉易得、高效环保等优点备受重视，它是一种典型的低成本吸附， 是采用没有活性的生物物质或者源于生物的材料去除有机或者无机的污染物如 重金属、染料以及臭味等。生物质炭吸附剂是一种典型的生物吸附剂，是指由 富含碳的生物质通过裂解或者不完全燃烧生成的一种生物质。用工业废弃物、 农林废弃物等含碳有机废物制备生物质炭不仅可以减少固体废弃物的环境污 染，还可以有效实现这些有机废物的资源化。

向日葵是一种适合在中国各地种植的植物，其种子葵花籽是一种重要的油 料作物。中国葵花籽产量居世界第五位，主要集中在东北三省、华北的河北、 山西、内蒙古以及西北地区的新疆、甘肃和宁夏等地。葵花籽含壳率一般为 22～40%，常作为燃料使用，除此之外，多数情况下直接将其废弃扔掉。本发明 制备葵花籽壳生物炭吸附剂处理废水中的孔雀石绿，即可以有效地去除废水中 的孔雀石绿，还有效的利用了废弃的葵花籽壳，以废制废，一举二得。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效环保的去除废水中孔雀石绿的方法。

一种去除废水中孔雀石绿的方法，其特征在于，包括以下步骤：在含 100～900mg/L孔雀石绿、pH为2～8的溶液中加入微波加热制备的葵花籽壳生物 质炭吸附剂和氯化钠，在20～60℃下吸附2～24h后，过滤分离，滤液调至中性后 排放。

优选葵花籽壳生物质炭吸附剂用量为2～6g/L，氯化钠的质量百分比浓度不 超过30%。

微波加热制备葵花籽壳生物质炭吸附剂的方法：水清洗葵花籽壳，干燥， 经破碎、筛分至600～1000μm，将葵花籽壳颗粒与氯化锌溶液混合浸渍，微波处 理，用盐酸溶液酸洗所得葵花籽壳生物质炭，再用蒸馏水清洗至pH呈中性，干 燥，即得到葵花籽壳生物质炭吸附剂。

上述氯化锌溶液的浓度优选30%～50%，葵花籽壳颗粒与氯化锌溶液的浸渍 比优选葵花籽壳颗粒（g）：氯化锌溶液（g）为1：7.5～1：10，微波功率优选 320～450W，微波处理时间优选18～30min，盐酸溶液质量百分比浓度优选15%。

与现有技术相比，本发明的优点在于：与电解法、氧化还原法、沉淀法等 相比，本发明的去除废水中孔雀石绿的方法简单，成本低，无二次污染。本发 明所述的葵花籽壳生物质炭吸附剂吸附量大，其孔雀石绿吸附值高达 312.50mg/g。

附图说明

图1为pH对孔雀石绿去除效果的影响。

图2为孔雀石绿初始浓度对孔雀石绿去除效果的影响。

图3为氯化钠浓度对孔雀石绿去除效果的影响。

图4为Langmuir吸附等温线。

图5为本发明的葵花籽壳生物质炭吸附剂的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明作进一步详细说明，但本发明并不限制于 实施例。

实施例1

取一定质量的葵花籽壳，自来水冲洗数次，干燥，破碎、筛分至600～1000μm， 将葵花籽壳颗粒与氯化锌溶液按照葵花籽壳颗粒质量（g）：氯化锌溶液质量（g） 为1：7.5的比例混合浸渍于锥形瓶中，其中氯化锌溶液的浓度为30%。450W 微波处理18min后，用15%盐酸溶液酸洗所得葵花籽壳生物质炭，再用蒸馏水 清洗至pH呈中性，干燥，即得到葵花籽壳生物质炭吸附剂。

取0.1g本实施例制备的吸附剂和2.5gNaCl加入溶液pH值分别为2、4、6、 7、8，浓度100mg/L的50mL孔雀石绿溶液中，于20℃下恒温水浴摇床中振荡 2h后，过滤分离，滤液调至中性后排放。

不同初始pH对孔雀石绿去除效果的影响如图1所示，pH由2升至4时， 孔雀石绿吸附值由50.96mg/g增大至51.58mg/g；pH在4～8时，孔雀石绿吸附值 随着pH的增加而下降。表明本发明的去除孔雀石绿的方法在pH=4时效果最好。

实施例2

取一定质量的葵花籽壳，自来水冲洗数次，干燥，破碎、筛分至600～1000μm， 将葵花籽壳颗粒与氯化锌溶液按照葵花籽壳颗粒质量（g）：氯化锌溶液质量（g） 为1：8的比例混合浸渍于锥形瓶中，其中氯化锌溶液的浓度为35%。400W微 波处理21min后，用15%盐酸溶液酸洗所得葵花籽壳生物质炭，再用蒸馏水清 洗至pH呈中性，干燥，即得到葵花籽壳生物质炭吸附剂。

取0.20g本实施例制备的吸附剂和5g氯化钠加入50mL分别含100、300、 500、700、浓度900mg/L孔雀石绿的溶液中，于20℃下恒温水浴摇床中振荡24h 后，过滤分离，滤液调至中性后排放。

孔雀石绿初始浓度对孔雀石绿去除效果的影响如图2所示。在浓度梯度的 驱动下，随着孔雀石绿初始浓度由100mg/L增加到500mg/L，吸附容量由 50.24mg/g上升到249.12mg/g，而去除率仅由99.67%下降到98.17%。孔雀石绿 浓度在700mg/L、900mg/L时，孔雀石绿吸附值分别为311.79mg/g、392.80mg/g， 但去除效率仅为88.33%和88.22%。这表明本发明的去除孔雀石绿的方法适用于 含100～500mg/L孔雀石绿的废水处理。

实施例3

取一定质量的葵花籽壳，自来水冲洗数次，干燥，破碎、筛分至600～1000μm， 将葵花籽壳颗粒与氯化锌溶液按照葵花籽壳颗粒质量（g）：氯化锌溶液质量（g） 为1：8.5的比例混合浸渍于锥形瓶中，其中氯化锌溶液的浓度为40%。370W 微波处理24min后，用15%盐酸溶液酸洗所得葵花籽壳生物质炭，再用蒸馏水 清洗至pH呈中性，干燥，即得到葵花籽壳生物质炭吸附剂。

取0.25g本实施例制备的吸附剂加入氯化钠使其百分比质量浓度分别为 0%、2%、5%、10%、15%、30%，50mL100mg/L孔雀石绿溶液中，于20℃下 恒温水浴摇床中振荡2h后，过滤分离，滤液调至中性后排放。

氯化钠浓度对孔雀石绿去除效果的影响如图3所示。由图3可以看出，一 定浓度的氯化钠（≤30%）有利于吸附的进行，氯化钠浓度在2%～30%之间时， 吸附平衡时葵花籽壳生物质炭对孔雀石绿的吸附量基本无差异，但是氯化钠浓 度为5%时，到达吸附平衡的时间最短，表明5%氯化钠对本发明的吸附去除孔 雀石绿的效果最好。

实施例4

取一定质量的葵花籽壳，自来水冲洗数次，干燥，破碎、筛分至600～1000μm， 将葵花籽壳颗粒与氯化锌溶液按照葵花籽壳颗粒质量（g）：氯化锌溶液质量（g） 为1：9的比例混合浸渍于锥形瓶中，其中氯化锌溶液的浓度为45%。350W微 波处理27min后，用15%盐酸溶液酸洗所得葵花籽壳生物质炭，再用蒸馏水清 洗至pH呈中性，干燥，即得到葵花籽壳生物质炭吸附剂。

取0.30g本实施例制备的吸附剂和2.5g氯化钠分别加入到50mL孔雀石绿浓 度分别为100，300，500，700，900mg/L孔雀石绿溶液中，于20℃，40℃，60℃ 下恒温水浴摇床中振荡21h后，过滤分离，滤液调至中性后排放。

吸附结果用Langmuir吸附等温线拟合，不同温度下的吸附等温线如图4所 示，拟合结果如表1所示。

从图4和表1可以看出，Langmuir模型对葵花籽壳生物质炭吸附剂对孔雀 石绿的等温吸附试验数据的拟合效果很好，因此Langmuir模型可以很好地描述 葵花籽壳生物质炭吸附剂对孔雀石绿的等温吸附试验数据。

20℃时，用Langmuir等温线计算得到的葵花籽壳生物质炭吸附剂吸附孔雀 石绿的最大单分子层吸附量Q₀是312.50mg/g。不同吸附剂对活性染料的吸附容 量比较如表2所示，与表中其他吸附剂的Q₀相比，本发明的葵花籽壳生物质炭 吸附剂是一种高效处理含孔雀石绿废水的吸附剂。

表1 Langmuir吸附等温线参数

表2 不同吸附剂对孔雀石绿的吸附容量比较

吸附剂 最大单分子层吸附量Q₀(mg/g) 绿茶微粉 16.50 棉籽壳菌渣 122.87 改性竹屑 196.50 葵花籽壳生物质炭吸附剂（本发明） 312.50 水枝锦活性炭 322.58

实施例5

取一定质量的葵花籽壳，自来水冲洗数次，干燥，破碎、筛分至600～1000μm， 将葵花籽壳颗粒与氯化锌溶液按照葵花籽壳颗粒质量（g）：氯化锌溶液质量（g） 为1：10的比例混合浸渍于锥形瓶中，其中氯化锌溶液的浓度为50%。320W微 波处理30min后，用15%盐酸溶液酸洗所得葵花籽壳生物质炭，再用蒸馏水清 洗至pH呈中性，干燥，即得到葵花籽壳生物质炭吸附剂。

对本实施例制备的葵花籽壳生物质炭吸附剂进行扫描电镜分析。

本实施例制备的葵花籽壳生物质炭吸附剂的微观结构图如图5所示。可以 看出，葵花籽壳生物质炭吸附剂表面具有高度的不均匀性，部分表面比较平滑 （图5a），部分表面存在大量突起（图5b），这些突起增大了葵花籽壳生物质炭 吸附剂的比表面积，有利于吸附孔雀石绿。