公布日：2023.12.15
申請(qǐng)日：2023.09.20
分類號(hào)：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
本發(fā)明公開了一種基于生物基微球的含鉻鋁型材廢水處理和資源化利用方法。本發(fā)明首先以堿木質(zhì)素為主要原料合成生物基微球；利用生物基微球處理含鉻鋁型材廢水，獲得鉻固定化的鋁型材污泥；對(duì)鉻固定化鋁型材污泥進(jìn)行焙燒和振蕩，得到活化的鋁型材污泥；最后將活化的鋁型材污泥用于廢水吸附。生物基微球含有大量羧基，且具有自聚集和絮凝效果，實(shí)現(xiàn)含鉻鋁型材廢水的多效處理。焙燒過程中，生物基微球表面吸附的鉻形成氧化鉻保護(hù)微球。振蕩活化使生物基微球內(nèi)部活性位點(diǎn)暴露，與孔隙結(jié)構(gòu)和氧化鋁一同作用于廢水吸附。實(shí)現(xiàn)了含鉻鋁型材廢水的資源化利用。
權(quán)利要求書
1.基于生物基微球的含鉻鋁型材廢水處理和資源化利用方法，包括如下步驟：(1)生物基微球的合成：取2-15重量份的堿木質(zhì)素和2-10重量份的甲基丙烯酸異氰基乙酯于燒瓶中，加入20-80重量份的溶劑，在室溫下，以100-500rmp的速度攪拌12-36h,得堿木質(zhì)素聚合物；取4-20重量份烘干后的堿木質(zhì)素聚合物加入到燒瓶中，加入1-10重量份甲基丙烯酸，隨后加入0.01-0.1重量份偶氮二異丁腈、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℃下反應(yīng)3-8h，隨后加40-150重量份純水，以100-500rmp的速度攪拌，12h后選取0.05μm-0.45μm的濾膜對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物混合物進(jìn)行抽濾，取抽濾后的產(chǎn)物于烘箱中烘干，即得生物基微球；(2)含鉻鋁型材廢水的處理：取鋁型材企業(yè)廢水處理系統(tǒng)中調(diào)節(jié)池的含鉻鋁型材廢水500-1000重量份于燒杯中，滴加鹽酸將pH值調(diào)至2-5；投加0.2-1重量份生物基微球，在150-300r/min下快攪5-10min，然后，在50-90r/min轉(zhuǎn)速下慢攪10-30min，靜置20min，離心，得鉻固定化的鋁型材污泥；(3)鉻固定化鋁型材污泥的焙燒：取鉻固定化的鋁型材污泥于烘箱中，在50-100℃下干燥48h，冷卻后研磨過篩，將鋁泥壓制成圓柱體，再將樣品置于烘箱中，40-60℃干燥5h，并放入馬弗爐中。以10℃/min的升溫速率從室溫升至600-900℃，并保溫3h，隨后以5℃/min的速度升溫到900-1500℃，并保溫3h。冷卻至室溫，得焙燒鋁型材污泥；(4)焙燒鋁型材污泥的活化：取焙燒鋁型材污泥樣品置于燒杯中，使用渦旋振蕩器振蕩10-30min，得活化鋁型材污泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物基微球的含鉻鋁型材廢水處理和資源化利用方法，其特征在于：所述步驟(1)中溶劑為乙腈、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中任意一種或多種的混合物。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法制得的生物基微球。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法制得的活化鋁型材污泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物基微球的含鉻鋁型材廢水處理和資源化利用方法，其特征在于：所制備的活化鋁型材污泥可應(yīng)用于廢水吸附領(lǐng)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物基微球的含鉻鋁型材廢水處理和資源化利用方法，其特征在于：所述活化鋁型材污泥的資源化利用方法是根據(jù)廢水的污染程度，將適量活化鋁型材污泥投入廢水中，直至達(dá)到最大吸附量。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于生物基微球的含鉻鋁型材廢水處理和資源化利用方法。本發(fā)明以堿木質(zhì)素為主要原料合成生物基微球；利用生物基微球處理含鉻鋁型材廢水，獲得鉻固定化的鋁型材污泥；對(duì)鉻固定化鋁型材污泥進(jìn)行焙燒和振蕩，得到活化的鋁型材污泥；最后將活化的鋁型材污泥用于廢水吸附。本發(fā)明制備的生物基微球含有大量羧基，且具有自聚集和絮凝效果，實(shí)現(xiàn)含鉻鋁型材廢水的多效處理，得到鉻固定化的鋁型材污泥。污泥焙燒過程中，生物基微球表面吸附的鉻形成氧化鉻保護(hù)微球。振蕩活化使生物基微球內(nèi)部活性位點(diǎn)暴露，與孔隙結(jié)構(gòu)和氧化鋁一同作用，使活化鋁型材污泥成為高效吸附劑。實(shí)現(xiàn)了含鉻鋁型材廢水的資源化利用。
為解決其技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：基于生物基微球的含鉻鋁型材廢水處理和資源化利用方法，包括如下步驟：
(1)生物基微球的合成：
取2-15重量份的堿木質(zhì)素和2-10重量份的甲基丙烯酸異氰基乙酯于燒瓶中，加入20-80重量份的溶劑，在室溫下，以100-500rmp的速度攪拌12-36h,得堿木質(zhì)素聚合物；
取4-20重量份烘干后的堿木質(zhì)素聚合物加入到燒瓶中，加入1-10重量份甲基丙烯酸，隨后加入0.01-0.1重量份偶氮二異丁腈、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℃下反應(yīng)3-8h，隨后加40-150重量份純水，以100-500rmp的速度攪拌，12h后選取0.05μm-0.45μm的濾膜對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物混合物進(jìn)行抽濾，取抽濾后的產(chǎn)物于烘箱中烘干，即得生物基微球；
(2)含鉻鋁型材廢水的處理：
取鋁型材企業(yè)廢水處理系統(tǒng)中調(diào)節(jié)池的含鉻鋁型材廢水500-1000重量份于燒杯中，滴加鹽酸將pH值調(diào)至2-5；投加0.2-1重量份生物基微球，在150-300r/min下快攪5-10min，然后，在50-90r/min轉(zhuǎn)速下慢攪10-30min，靜置20min，離心，得鉻固定化的鋁型材污泥；
(3)鉻固定化鋁型材污泥的焙燒：
取鉻固定化的鋁型材污泥于烘箱中，在50-100℃下干燥48h，冷卻后研磨過篩，將鋁泥壓制成圓柱體，再將樣品置于烘箱中，40-60℃干燥5h，并放入馬弗爐中。以10℃/min的升溫速率從室溫升至600-900℃，并保溫3h，隨后以5℃/min的速度升溫到900-1500℃，并保溫3h。冷卻至室溫，得焙燒鋁型材污泥；
(4)焙燒鋁型材污泥的活化：
取焙燒鋁型材污泥樣品置于燒杯中，使用渦旋振蕩器振蕩10-30min，得活化鋁型材污泥。
所述步驟(1)中溶劑為乙腈、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中任意一種或多種的混合物。
根據(jù)上述制備方法制得的生物基微球。
根據(jù)上述制備方法制得的活化鋁型材污泥。
所制備的活化鋁型材污泥可應(yīng)用于廢水吸附領(lǐng)域。
所述活化鋁型材污泥的資源化利用方法是根據(jù)廢水的污染程度，將適量活化鋁型材污泥投入廢水中，直至達(dá)到最大吸附量。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
1.本發(fā)明先利用生物基微球處理含鉻鋁型材廢水，對(duì)其中的不同價(jià)態(tài)的鉻進(jìn)行同時(shí)固定，形成了鉻固定化的鋁型材污泥，再通過焙燒、振蕩獲得活化的鋁型材污泥，活化的鋁型材污泥可用于廢水中污染物吸附，實(shí)現(xiàn)了含鉻鋁型材廢水的資源化利用。
2.本發(fā)明采用堿木質(zhì)素制備了生物基微球，微球含有大量羧基，并且選用原料反應(yīng)活性強(qiáng)，不會(huì)額外生成其它強(qiáng)揮發(fā)性小分子如酸類物質(zhì)，影響后期使用效果。且具有自聚集和絮凝效果，可實(shí)現(xiàn)含鉻鋁型材廢水的多效處理。羧基可吸附含鉻鋁型材廢水中的鉻(Ⅲ)和鉻(Ⅵ)實(shí)現(xiàn)第一次固定。再通過微球的自聚集作用聚集實(shí)現(xiàn)第二次固定。最后，微球絮凝含鉻鋁型材廢水中其他污染物，形成鉻固定化的鋁型材污泥，這是第三次固定，最后焙燒形成的氧化鋁晶體又實(shí)現(xiàn)第四次固定。
3.本發(fā)明焙燒鉻固定化鋁型材污泥的過程中，生物基微球表面吸附的鉻形成氧化鉻保護(hù)微球。同時(shí)，污泥中的主要成分鋁形成氧化鋁。對(duì)焙燒鋁型材污泥進(jìn)行了振蕩活化，使鋁型材污泥的結(jié)構(gòu)松散形成更多孔隙，生物基微球內(nèi)部羰基等活性位點(diǎn)暴露。微球內(nèi)部活性位點(diǎn)、氧化鋁和污泥孔隙結(jié)構(gòu)的存在使活化鋁型材污泥成為具有強(qiáng)大潛力的吸附劑，可用于染料廢水等廢水的吸附。
（發(fā)明人：周貞潔;蘭巧巧;李建;王振宇;鄧丹鳳）
