申請日2014.11.10

　　公開(公告)日2015.01.28

　　IPC分類號C02F1/58; C02F1/56

　　摘要

　　本發(fā)明屬于水污染防治中的水處理技術領域，特別涉及染料廢水的處理，具體為一種利用改性秸稈處理染料廢水的方法。該方法采用兩步法進行秸稈改性，首先用氫氧化鈉對水稻秸稈進行預處理，然后將處理后的水稻秸稈與十四烷基三甲基氯化銨進行改性反應，再利用改性水稻秸稈對水體中橙黃Ⅱ、亞甲基藍、鉻黑T染料的去除，最終實現(xiàn)染料廢水處理。改性水稻秸稈與十四烷基三甲基氯化銨以質(zhì)量比為1:1～1:1.5進行混合反應。所述的氫氧化鈉的質(zhì)量百分含量為10%-30%。本技術方案具有良好的凝聚效果、脫色能力強、使用方便、節(jié)約成本;不僅解決了農(nóng)業(yè)秸稈的資源化利用，同時也可以實現(xiàn)對染料廢水的脫色處理。

　　權利要求書

　　1.一種利用改性秸稈處理染料廢水的方法，其特征在于：該方法采用兩步法進行秸稈改性，首先用氫氧化鈉對秸稈進行預處理，然后將處理后的秸稈與十四烷基三甲基氯化銨進行改性反應，再利用改性秸稈對水體中橙黃Ⅱ、亞甲基藍、鉻黑T染料的去除，最終實現(xiàn)染料廢水脫色處理。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的利用改性秸稈處理染料廢水的方法，其特征在于：所述的秸稈為水稻秸稈。

　　3.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的利用改性秸稈處理染料廢水的方法，其特征在于：所述的改性秸稈與十四烷基三甲基氯化銨以質(zhì)量比為1:1～1:1.5進行混合反應。

　　4.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的利用改性秸稈處理染料廢水的方法，其特征在于：所述的氫氧化鈉的質(zhì)量百分含量為10%-30% 。

　　5.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的利用改性秸稈處理染料廢水的方法，其特征在于：所述的秸稈與十四烷基三甲基氯化銨在pH值為3-11、反應時間為15-25min、溫度為40～50℃和攪拌速率為400-500r/min的條件下進行反應。

　　6.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的利用改性秸稈處理染料廢水的方法，其特征在于：在反應溫度為20℃、攪拌速率為300r/min、改性秸稈投加劑量為0.6g、pH=5、反應時間為20min時，改性秸稈對濃度為0.03g/L的橙黃Ⅱ染料廢水的脫色率為95.71%。

　　7.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的利用改性秸稈處理染料廢水的方法，其特征在于：在反應溫度為20℃、攪拌速率為300r/min、改性秸稈投加劑量為0.8g、pH=7、反應時間為25min時，改性秸稈對濃度為0.03g/L的亞甲基藍染料廢水脫色率為76.35%。

　　8.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的利用改性秸稈處理染料廢水的方法，其特征在于：在反應溫度為20℃、攪拌速率為300r/min、改性秸稈投加劑量為0.6g、pH=7、反應時間為15min時，改性秸稈對濃度為0.03g/L的鉻黑T染料廢水脫色率為97.47%。

　　9.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的利用改性秸稈處理染料廢水的方法，其特征在于：所述的改性秸稈的投加量為0.8g/L-1.6g/L。

　　說明書

　　一種利用改性秸稈處理染料廢水的方法

　　技術領域

　　本發(fā)明屬于水污染防治中的水處理技術領域，特別涉及染料廢水的處理， 具體為一種利用改性秸稈處理染料廢水的方法。

　　背景技術

　　我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，每年都會產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)秸稈，據(jù)統(tǒng)計我國每年產(chǎn) 生的農(nóng)作物秸稈大約有6億多噸。農(nóng)作物秸稈不僅含有植物生長所需的各種營 養(yǎng)成分，同時含有豐富的有機物。既可以作為飼料資源，又可作為土壤有機質(zhì) 的來源。目前我國秸稈的利用率僅為33%，其中經(jīng)過技術處理的僅占2.6%左右， 主要的利用途徑為：秸稈還田、能源利用、飼料利用、工業(yè)利用等。

　　隨著農(nóng)村生活水平的不斷提高，煤、天然氣等能源逐漸替代了秸稈成為農(nóng) 村的主要生活生產(chǎn)的能源，同時集約化養(yǎng)殖和飼料工業(yè)的快速發(fā)展也使農(nóng)作物 秸稈在飼料中的比重越來越小，大量農(nóng)作物秸稈棄置于田間地頭，其堆漚過程 中產(chǎn)生的有害物質(zhì)極易污染地表水體和淺層地下水;收獲季節(jié)秸稈的大面積焚 燒污染空氣，造成農(nóng)村環(huán)境的惡化，給公路、民航運輸帶來極大的安全隱患， 秸稈的資源化利用不但能夠減少以至消除農(nóng)業(yè)廢棄物危害，還為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供 豐富的能源和物質(zhì)投入，從而減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的外部投入，節(jié)約資源，降低 生產(chǎn)成本，增加農(nóng)業(yè)收入。因此對于一個人口眾多而農(nóng)業(yè)資源相對短缺的國家， 搞好農(nóng)業(yè)秸稈的綜合利用，變廢為寶，化害為利，在大力提高資源利用率的同 時，保護生態(tài)環(huán)境，是整個農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項戰(zhàn)略措施，具有重大的現(xiàn)實 意義和戰(zhàn)略意義。

　　紡織工業(yè)是我國傳統(tǒng)的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的印染 業(yè)也進入了高速發(fā)展期，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國印染廢水每天排放量為300～400 萬m3，在紡織工業(yè)中，染色是紡織產(chǎn)品加工過程的重要環(huán)節(jié)，其過程是用不同 的染料、助劑和染色方法使各種不同的纖維獲得我們想要的顏色。因此染料具 有必不可少的作用，但是由于印染過程中染色劑的使用使得印染廢水具有成分 復雜、色度大、濃度高且生物難降解物質(zhì)多的特點，特別是近年來，合成纖維 的品種和數(shù)量的增加以及化學漿料(PVA)代替淀粉在印染工業(yè)中的應用，使得 印染廢水更加難處理。

　　近年來，隨著高效、新型高分子絮凝劑的開發(fā)和應用，以其良好的凝聚效 果、脫色能力和操作簡單、投資省等優(yōu)點，高分子絮凝劑正廣泛地應用于處理 印染廢水過程中。利用農(nóng)業(yè)秸稈廢棄物合成新型高分子絮凝劑，不僅能實現(xiàn)農(nóng) 業(yè)廢棄物資源化利用，同時也能解決印染廢水中染色劑的脫色問題，具有重要 的研究價值。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是將廢棄秸稈進行化學改性，通過對不同染料廢水的脫色處 理，達到資源再利用。本發(fā)明具有原料來源廣泛，工藝簡單易控制，產(chǎn)品脫色 效果好等優(yōu)點。

　　水稻秸稈主要是由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素構成，通過粉碎、堿潤漲等 預處理，不僅可以溶解出半纖維素、木質(zhì)素、雜質(zhì)等，還可使秸稈纖維素的形 態(tài)和細微結(jié)構發(fā)生變化，從而提高纖維素的反應性能，而秸稈纖維素每個基環(huán) 上均具有三個醇羥基，這些羥基使纖維素可以發(fā)生氧化、醚化酯化等化學反應， 將預處理后的秸稈與醚化劑反應，得到的產(chǎn)物可以用于染料廢水脫色處理。

　　為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術方案如下：

　　一種利用改性秸稈處理染料廢水的方法，該方法采用兩步法進行秸稈改性， 所述的秸稈為水稻秸稈。首先用氫氧化鈉對水稻秸稈進行預處理，然后將處理 后的水稻秸稈與十四烷基三甲基氯化銨進行改性反應，再利用改性水稻秸稈對 水體中橙黃II、亞甲基藍、鉻黑T染料的去除，最終實現(xiàn)染料廢水處理。所述 的改性水稻秸稈與十四烷基三甲基氯化銨以質(zhì)量比為1∶1～1∶1.5進行混合反應。 所述的氫氧化鈉的質(zhì)量百分含量為10%-30%。

　　所述的改性水稻秸稈與十四烷基三甲基氯化銨在pH值為3-11、反應時間 為15-25min、溫度為40～50℃和攪拌速率為400～500r/min的條件下進行 反應。

　　在反應溫度為20℃、攪拌速率為300r/min、投加劑量為0.6g、pH=5、 反應時間為20min時，改性秸稈對濃度為0.03g/L的橙黃II染料廢水的脫色率 為95.71%。

　　在反應溫度為20℃、攪拌速率為300r/min、投加劑量為0.8g、pH=7、 反應時間為25min時，改性秸稈對濃度為0.03g/L的亞甲基藍染料廢水脫色率 為76.35%。

　　在反應溫度為20℃、攪拌速率為300r/min、投加劑量為0.6g、pH=7、 反應時間為15min時，改性秸稈對濃度為0.03g/L的鉻黑T染料廢水脫色率為 97.47%。

　　秸稈預處理的具體步驟為：稱取一定量過20目篩的水稻秸稈和氫氧化鈉加 入反應器中，水稻秸稈與氫氧化鈉質(zhì)量比控制在1∶1～1∶1.5之間，同時加入一 定量的蒸餾水與濃度為3%的雙氧水，蒸餾水與雙氧水的體積比控制在2∶1～ 1.5∶1之間，利用磁力攪拌器對反應物進行攪拌，控制攪拌速率在250～ 350r/min，在室溫下攪拌5～6h后進行過濾，同時對產(chǎn)物不斷潤洗，直至接近 中性，在50～60℃條件下烘干。

　　秸稈改性的具體步驟為：稱取一定量的十四烷基三甲基氯化銨與經(jīng)預處理 后的秸稈加入反應器中，二者質(zhì)量比控制在0.3∶1～3∶1之間，同時加入定量體 積的蒸餾水與濃度為3%的雙氧水，二者體積比為2∶1～1.5∶1之間，利用氫氧化 鈉與鹽酸調(diào)節(jié)反應器內(nèi)溶液pH值在3～11之間，利用磁力攪拌器對反應物進 行攪拌，控制攪拌速率在200～600r/min，調(diào)節(jié)溫度在20～60℃，攪拌2～6h 后進行過濾，對產(chǎn)物不斷潤洗，直至接近中性，在50～60℃條件下烘干，得改 性秸稈。

　　改性秸稈實際應用：將制取的改性秸稈分別加入到橙黃II、亞甲基藍、鉻 黑T三種染料廢水中，同時調(diào)節(jié)pH在3～11，反應時間在15～25min，改性 秸稈投加質(zhì)量在0.8g/L～1.6g/L之間，可以實現(xiàn)對橙黃II、鉻黑T染料廢水脫 色率達到95%以上，對亞甲基藍染料廢水脫色率達到75%以上。

　　本發(fā)明的積極效果為：

　　(一)本技術方案具有良好的凝聚效果、脫色能力強、使用方便、節(jié)約成 本;

　　(二)不僅解決了農(nóng)業(yè)秸稈的資源化利用，同時也可以實現(xiàn)對染料廢水的 脫色處理。