申請(qǐng)日2013.10.19
公開(kāi)(公告)日2015.11.04
IPC分類號(hào)B01J20/20; C02F101/38; C02F1/28; B01J20/30
摘要
本發(fā)明涉及一種處理丙烯腈廢水的吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。該吸附劑是將蘆竹根活性炭顆粒在硫酸亞鐵溶液中浸泡，再將浸泡后的活性炭顆粒與乙醇水溶液、聚乙二醇-4000和NaBH4水溶液常溫下混合反應(yīng)，得到的負(fù)載有納米鐵的活性炭顆粒。本發(fā)明以蘆竹根為原料制備活性炭顆粒，工藝簡(jiǎn)單，原料價(jià)格低廉，制備的負(fù)載有納米鐵的活性炭顆�？捎行У姆纸庥泻ξ廴疚�，且負(fù)載的納米鐵和活性炭與廢水接觸時(shí)可形成無(wú)數(shù)原電池，并與丙烯腈發(fā)生化學(xué)反應(yīng);使丙烯腈得到分解，提高了后續(xù)可生化性。
權(quán)利要求書
1.一種處理丙烯腈廢水的吸附劑的制備方法，步驟如下：
(1)將蘆竹的根水洗除雜，剪成段狀，烘干，粉碎后過(guò)80~200目篩，得蘆竹根粉;將蘆竹根粉浸漬于焦磷酸水溶液中5~15 h，將浸泡過(guò)的蘆竹根粉取出后置于馬弗爐中，于500~600 ℃炭化活化0.75~3 h，停止加熱，冷卻，用90~100℃的去離子水洗滌至洗滌液pH值不變，烘干或自然晾干，得蘆竹根活性炭顆粒;
所述的焦磷酸水溶液的質(zhì)量濃度為40~50%;所述的蘆竹根粉與焦磷酸水溶液的質(zhì)量比為1：(1~2);
(2)將步驟(1)得到的蘆竹根活性炭顆粒加入硫酸亞鐵溶液中，通氮?dú)鈹嚢杞?~5 h; 將浸泡液濾去，向固相中加入乙醇水溶液和聚乙二醇-4000，并滴加NaBH4水溶液，通氮?dú)馐覝叵聰嚢璺磻?yīng)0.5~3 h;
所述的硫酸亞鐵溶液的摩爾濃度為0.05~0.1 mol/L;所述的活性炭顆粒與硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量體積比為0.01~0.05 g/mL;
所述的固相與乙醇水溶液的質(zhì)量體積比為0.01~0.04 g/mL，所述的固相與聚乙二醇-4000的質(zhì)量比為(4~20)：1，所述的固相與NaBH4水溶液的質(zhì)量體積比為(0.01~0.04)：1 g/mL;
(3) 反應(yīng)完成后將反應(yīng)液濾去，將固相洗滌至洗滌液呈中性，烘干即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理丙烯腈廢水的吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的烘干的方式為在105 ℃烘箱中烘干10~12 h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理丙烯腈廢水的吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的乙醇水溶液中乙醇與水的體積比為1:(2~10);所述的NaBH4水溶液的摩爾濃度為0.5~1mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理丙烯腈廢水的吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的乙醇水溶液中乙醇與水的體積比為3:7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理丙烯腈廢水的吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的NaBH4水溶液滴加速率為1.5~7.5 mL/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理丙烯腈廢水的吸附劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的洗滌方式為：水洗滌后用乙醇洗滌，再用水洗滌。
說(shuō)明書
一種處理丙烯腈廢水的吸附劑及其制備方法與應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種處理丙烯腈廢水的吸附劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于環(huán)境保護(hù)與廢水的 處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)
水污染是我國(guó)當(dāng)前面臨的主要環(huán)境問(wèn)題之一。其中工業(yè)廢水占總污水量的70%以上，是 國(guó)內(nèi)外環(huán)保研究領(lǐng)域中的難題，它的凈化處理越來(lái)越受到人們的關(guān)注。丙烯腈工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn) 生的含氰廢水屬于典型的高濃度有機(jī)廢水;研究表明，水環(huán)境中微量丙烯腈的存在，會(huì)造 成水體的高毒性和潛在的“三致”毒性，在我國(guó)確定的優(yōu)先控制有毒化學(xué)品名單中以及水中 優(yōu)先控制污染物黑名單中，丙烯腈均位列其中。如何有效的處理丙烯腈廢水是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的 難題。目前最常見(jiàn)的處理方法為氧化法、電芬頓法、生物法，其中以生物法最為典型。
但是，丙烯腈廢水對(duì)微生物有很強(qiáng)的毒性和抑制作用，直接排入生化處理系統(tǒng)會(huì)對(duì)系統(tǒng) 造成很大的沖擊。丙烯腈廢水中最難處理的污染物是聚合物，它主要來(lái)自于腈類物質(zhì)的低分 子聚合物或共聚物。這些聚合物在水中一般以膠體態(tài)或溶解態(tài)形式存在，難以水解并能被微 生物利用，很難得到有效去除，這是造成丙烯腈廢水COD排放不達(dá)標(biāo)的主要原因。
現(xiàn)有的吸附劑多為活性炭，可以降低進(jìn)入生化系統(tǒng)丙烯腈及COD的濃度;但單獨(dú)的活 性炭吸附不能使丙烯腈分解，排放到環(huán)境中會(huì)造成二次污染。因此，開(kāi)發(fā)能與丙烯腈廢水中 的污染物反應(yīng)的吸附劑對(duì)于丙烯腈廢水處理具有重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中丙烯腈廢水吸附劑容易造成二次污染的不足，本發(fā)明提供一種處理丙烯 腈廢水的吸附劑及其制備方法與應(yīng)用，尤其提供一種能與丙烯腈廢水中的污染物反應(yīng)的吸附 劑及其制備方法與應(yīng)用。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種處理丙烯腈廢水的吸附劑，該吸附劑是將蘆竹根活性炭顆粒在硫酸亞鐵溶液中浸 泡，再將浸泡后的蘆竹根活性炭顆粒與乙醇水溶液、聚乙二醇-4000和NaBH4水溶液常溫下 混合反應(yīng)，得到的負(fù)載有納米鐵的活性炭顆粒，即為本發(fā)明的吸附劑。
所述的蘆竹根活性炭顆粒是按如下步驟制得的：
將蘆竹根烘干、粉碎，過(guò)80～200目篩，將所得蘆竹根粉浸漬于焦磷酸水溶液中5～15h， 將浸泡過(guò)的蘆竹根粉取出后置于馬弗爐中，于500～600℃炭化活化0.5～3h，冷卻，用 90～100℃的去離子水洗滌至洗滌液pH值不變，烘干或自然晾干。
本發(fā)明的負(fù)載有納米鐵的活性炭顆粒吸附劑，比表面積為344.36～540.82m2/g，平均孔 徑為3.489～5.310nm，顆粒平均粒徑為86.93～288.72μm，鐵負(fù)載量為7.5%～13.7%。
根據(jù)本發(fā)明，一種處理丙烯腈廢水的吸附劑的制備方法，步驟如下：
(1)將蘆竹的根水洗除雜，剪成段狀，烘干，粉碎后過(guò)80～200目篩，得蘆竹根粉;將 蘆竹根粉浸漬于焦磷酸水溶液中5～15h，將浸泡過(guò)的蘆竹根粉取出后置于馬弗爐中，于 500～600℃炭化活化0.75～3h，停止加熱，冷卻，用90～100℃的去離子水洗滌至洗滌液pH 值不變，烘干或自然晾干，得蘆竹根活性炭顆粒;
(2)將步驟(2)得到的蘆竹根活性炭顆粒加入硫酸亞鐵溶液中，通氮?dú)鈹嚢杞?～5h; 將浸泡液濾去，向固相中加入乙醇水溶液和聚乙二醇-4000，并滴加NaBH4水溶液，通氮?dú)?室溫下攪拌反應(yīng)0.5～3h;
(3)反應(yīng)完成后將反應(yīng)液濾去，將固相洗滌至洗滌液呈中性，烘干即得。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)中所述的烘干的方式為在105℃烘箱中烘干10～12h。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)中所述的焦磷酸水溶液的質(zhì)量濃度為40～50%，更優(yōu)選 45%;所述的蘆竹根粉與焦磷酸水溶液的質(zhì)量比為1：(1～2)。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(2)中所述的硫酸亞鐵溶液的摩爾濃度為0.05～0.1mol/L; 所述的活性炭顆粒與硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量體積比為0.01～0.05g/ml。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(2)中所述的乙醇水溶液中乙醇與水的體積比為1:(2～10)， 更優(yōu)選3:7;所述的NaBH4水溶液的摩爾濃度為0.5～1mol/L，更優(yōu)選0.7mol/L。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(2)中所述的NaBH4水溶液滴加速率為1.5～7.5ml/min。以 避免生成的納米鐵的團(tuán)聚。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(2)中所述的固相與乙醇水溶液的質(zhì)量體積比為0.01～0.04 g/ml，所述的固相與聚乙二醇-4000的質(zhì)量比為(4～20)：1，所述的固相與NaBH4水溶液的 質(zhì)量體積比為(0.01～0.04)：1g/ml。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(3)中所述的固相洗滌方式為：水洗滌后用乙醇洗滌，再 用水洗滌。
本發(fā)明制得的吸附劑用于丙烯腈廢水的處理。在廢水中丙烯腈濃度50～700mg/L范圍內(nèi)， 本發(fā)明吸附劑的投加量為0.5～1.5g/L;優(yōu)選投加量為1g/L。
本發(fā)明制備的處理丙烯腈廢水的吸附劑，適合存放在充滿N2的棕色瓶子內(nèi)。
本發(fā)明吸附劑的制備方法中，加入乙醇水溶液可有效地發(fā)揮聚乙二醇-4000對(duì) FeSO4·7H2O的分散作用，使Fe2+均勻地分散到顆�；钚蕴可希⒖梢苑乐筃aBH4還原得到 的納米鐵發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。
本發(fā)明的有益效果如下：
1、本發(fā)明以蘆竹根為原料制備活性炭顆粒，制備工藝簡(jiǎn)單，制備速度快，原料價(jià)格低 廉，制備的活性炭顆�？障兜�70%多為介孔，有利于納米鐵的負(fù)載;負(fù)載有納米鐵的活性炭 顆粒可有效的分解有害污染物，有利于環(huán)境保護(hù)。
2、本發(fā)明的吸附劑在處理丙烯腈廢水的過(guò)程中不僅具有很強(qiáng)的吸附性能，而且負(fù)載的 納米鐵和活性炭與廢水接觸時(shí)可形成無(wú)數(shù)原電池，并與丙烯腈發(fā)生化學(xué)反應(yīng);由于納米鐵具 有極強(qiáng)的還原性，可以將丙烯腈還原，納米鐵與丙烯腈反應(yīng)生成的Fe2+還能與丙烯腈反應(yīng)， 使丙烯腈得到分解，提高了后續(xù)的可生化性。
3、本發(fā)明作為納米鐵載體的活性炭顆粒是用蘆竹根為原料制備的，蘆竹屬于草本植物， 在我國(guó)分布廣泛且繁殖能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)資源和能源再利用。用焦磷酸作為活化劑可增加活性炭 顆粒中介孔的數(shù)量，更有利于納米鐵的負(fù)載。
