胭脂红染料吸附剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种改性花生壳吸附剂，具体涉及一种处理胭脂红染料吸附剂及其制 备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 我国年产花生荚果约600万吨，花生加工过程中，会产生约200万吨的花生壳，这 些花生壳只有少部分被用作纤维板的原材料，其他大多被闲置或用作燃料焚烧掉，从而造 成大量的资源浪费，于是人们开始寻求花生壳的合理利用途径。考虑到花生壳孔隙率较高， 具有较大的比表面积，并且花生壳含有的木质素、纤维素、半纤维素等成分表面含有羟基、 羧基等活性官能团，因此，人们将其用作吸附剂来处理废水中的染料，然而如果直接使用的 话，吸附效果并不理想，宄其原因在于表面活性组分含量较少，可溶性有机物质的溶解会导 致水中化学耗氧量增加，同时对于花生壳而言，其物理强度较差，通常没有足够强度用于废 水处理。因此，人们考虑进一步通过化学改性来提高花生壳的吸附效果。
[0003] 胭脂红，又名食用赤色102号（日本）、食用红色7号、丽春红4R、大红、亮猩红，为 水溶性偶氮类染料，是苋菜红的异构体。胭脂红（Ponceau 4R)是目前我国使用最广泛、用 量最大的一种单偶氮类人工合成色素。近年来，有报道指出，胭脂红与欧盟标准禁用的苏 丹红I同属于偶氮类色素，偶氮化合物在体内可代谢生成致突变原前体一芳香胺类化合 物，另外其结构中的苯环对生物呈强抑制作用，因此，很难釆用生物方法将胭脂红降解成无 机小分子，进而需要对该染料废水进行进一步的深度处理，以降低其对环境的污染。目前， 针对此类印染废水的研宄主要集中在物理吸附、化学试剂氧化、膜处理、光催化氧化以及微 生物降解处理等方面，但这些方法大多存在成本过高、操作繁琐、能耗大等问题，导致其推 广应用受到限制。因此，寻求一种价廉、高效、无污染、操作方便的吸附剂是当前研宄人员重 点关注的问题。
[0004] 因此，使用废弃农业生物材料花生壳为基材制备吸附剂，对废水中胭脂红进行吸 附脱色研宄具有重要的意义。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种处理胭脂红染料废水的改性花生壳吸附 剂，所述吸附剂能够大幅度去除废水中的胭脂红；本发明还提供了该吸附剂的制备方法及 应用。
[0006] 本发明采取以下技术方案实现上述发明目的：
[0007] 1、改性花生壳吸附剂，所述改性花生壳吸附剂的制备步骤如下：
[0008] (1)将花生壳清洗后粉碎，过100目筛；
[0009] (2)取过筛后花生壳粉，加入体积为花生壳粉重量15倍的环氧氯丙烷，混匀，再加 入NaOH溶液进行反应，反应完毕后过滤，水洗至中性，烘干，得环氧基纤维素醚中间体；
[0010] (3)取环氧基纤维素醚中间体与乙二胺混合，加入Na2CCV^液并在45~85°C条件 下进行反应，反应1~5h后过滤，水洗至中性，烘干，得改性花生壳吸附剂；所述环氧基纤维 素醚中间体与乙二胺的混合比例按重量体积比计为1 :〇. 5~1. 5。
[0011] 进一步，所述步骤（2)中所述反应的温度为45°C，反应的时间为2h。
[0012] 进一步，所述步骤（2)中所述NaOH溶液中NaOH的含量与花生壳粉加入量的重量 比为1:1. 8。
[0013] 进一步，所述步骤（2)和（3)中所述烘干为在50~70°C条件下烘干。
[0014] 进一步，所述步骤（3)中所述反应的温度为65°C，反应的时间为lh，所述环氧基纤 维素醚中间体与乙二胺的混合比例按重量体积比计为1 :1。
[0015] 进一步，所述步骤（3)中所述Na2CO3溶液中Na 20)3的含量与环氧基纤维素醚中间 体加入量的重量比为1:0. 53。
[0016] 2、改性花生壳吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
[0017] (1)将花生壳清洗后粉碎，过100目筛；
[0018] (2)取过筛后花生壳粉，加入体积为花生壳粉重量15倍的环氧氯丙烷，混匀，再加 入NaOH溶液进行反应，反应完毕后过滤，水洗至中性，烘干，得环氧基纤维素醚中间体；
[0019] (3)取环氧基纤维素醚中间体与乙二胺混合，加入Na2CCV^液并在45~85°C条件 下进行反应，反应1~5h后过滤，水洗至中性，烘干，得改性花生壳吸附剂；所述环氧基纤维 素醚中间体与乙二胺的混合比例按重量体积比计为1 :〇. 5~1. 5。
[0020] 3、改性花生壳吸附剂在处理胭脂红染料废水中的应用。
[0021] 进一步，按250~400mg/L胭脂红染料废水加入0. 003g/mL花生壳吸附剂的比例， 将花生壳吸附剂加入到胭脂红染料废水中，调节废水的pH为2. 0~4. 0,然后于20~40°C 下搅拌或振荡吸附〇. 5~20h即可。
[0022] 进一步，按400mg/L胭脂红染料废水加入0. 003g/mL花生壳吸附剂的比例，将花生 壳吸附剂加入到胭脂红染料废水中，调节废水的PH为2. 0,然后于20~40°C下搅拌或振荡 吸附20h即可。
[0023] 本发明的有益效果在于：本发明通过环氧氯丙烷和乙二胺对花生壳进行改性，改 性后的花生壳吸附剂物理强度得到改善，并且表面活性官能团数目大幅度提高，进一步增 强了花生壳的吸附效果，通过本发明所述实验结果可知，该花生壳吸附剂对胭脂红浓度为 400mg/L的废水染料去除率超过80%。另外，用花生壳来处理废水，不仅可有效降低废水的 处理成本，还能利用现有的大量廉价绿色资源，从而为农业废弃物的综合利用提供了新途 径。
【具体实施方式】
[0024] 下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方 法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
[0025] 实施例1花生壳环氧基纤维素醚中间体的制备
[0026] (1)将花生壳清洗后粉碎，过100目筛；
[0027] (2)取过筛后的花生壳粉，加入体积为花生壳粉重量15倍的环氧氯丙烷，混匀，再 加入NaOH溶液进行反应，反应完毕后过滤，水洗至中性，烘干，得环氧基纤维素醚中间体； 所述NaOH溶液中NaOH的含量与花生壳粉加入量的重量比为1:1. 8 ;所述反应的温度为 45°C，反应的时间为2h ;所述烘干为在50~70°C条件下烘干。
[0028] 实施例2花生壳环氧基纤维素醚中间体生成吸附剂的过程中反应时间对吸附剂 吸附效果的影响
[0029] 取2. Og根据实施例1得到的花生壳环氧基纤维素醚中间体，按I :l(w/v)的比例 与乙二胺混合后，加入Na2CO3溶液，所述Na 2C03溶液中Na 20)3的含量与环氧基纤维素醚中间 体加入量的重量比为1: 〇. 53,在65°C的条件下分别反应1~5h，过滤，水洗至中性，50-70°C 烘干，得改性花生壳胭脂红染料吸附剂。
[0030] 分别准确称取上述在不同反应时间下制备的改性花生壳吸附剂0. lg，加入30mL 浓度400mg/L的胭脂红溶液，调节pH为2. 0左右，置于恒温水浴振荡器中，在30°C下振荡 20h，转速为150转/min，测定残余液中胭脂红浓度，计算去除率，结果见表1。
[0031] 表1反应时间对改性花生壳吸附剂吸附效果的影响
[0032]
【主权项】
1. 改性花生壳吸附剂，其特征在于，所述改性花生壳吸附剂的制备步骤如下： (1) 将花生壳清洗后粉碎，过100目筛； (2) 取过筛后花生壳粉，加入体积为花生壳粉重量15倍的环氧氯丙烷，混匀，再加入 NaOH溶液进行反应，反应完毕后过滤，水洗至中性，烘干，得环氧基纤维素醚中间体； (3) 取环氧基纤维素醚中间体与乙二胺混合，加入Na2C03溶液并在45~85°C条件下进 行反应，反应1~5h后过滤，水洗至中性，烘干，得改性花生壳吸附剂；所述环氧基纤维素醚 中间体与乙二胺的混合比例按重量体积比计为1 :〇. 5~1. 5。
2. 如权利要求1所述的改性花生壳吸附剂，其特征在于，所述步骤⑵中所述反应的温 度为45°C，反应的时间为2h。
3. 如权利要求1所述的改性花生壳吸附剂，其特征在于，所述步骤（2)中所述NaOH溶 液中NaOH的含量与花生壳粉加入量的重量比为1:1. 8。
4. 如权利要求1所述的改性花生壳吸附剂，其特征在于，所述步骤（2)和（3)中所述烘 干为在50~70°C条件下烘干。
5. 如权利要求1所述的改性花生壳吸附剂，其特征在于，所述步骤⑶中所述反应的温 度为65°C，反应的时间为lh，所述环氧基纤维素醚中间体与乙二胺的混合比例按重量体积 比计为I: 1。
6. 如权利要求1所述的改性花生壳吸附剂，其特征在于，所述步骤⑶中所述Na2CO^ 液中Na2COj^含量与环氧基纤维素醚中间体加入量的重量比为1:0. 53。
7. 权利要求1所述的改性花生壳吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 将花生壳清洗后粉碎，过100目筛； (2) 取过筛后花生壳粉，加入体积为花生壳粉重量15倍的环氧氯丙烷，混匀，再加入 NaOH溶液进行反应，反应完毕后过滤，水洗至中性，烘干，得环氧基纤维素醚中间体； (3) 取环氧基纤维素醚中间体与乙二胺混合，加入Na2C03溶液并在45~85°C条件下进 行反应，反应1~5h后过滤，水洗至中性，烘干，得改性花生壳吸附剂；所述环氧基纤维素醚 中间体与乙二胺的混合比例按重量体积比计为1 :〇. 5~1. 5。
8. 权利要求1所述的改性花生壳吸附剂在处理胭脂红染料废水中的应用。
9. 如权利要求8所述的应用，其特征在于，按250~400mg/L胭脂红染料废水加入 0. 003g/mL花生壳吸附剂的比例，将花生壳吸附剂加入到胭脂红染料废水中，调节废水的 pH为2. 0~4. 0,然后于20~40°C下搅拌或振荡吸附0. 5~20h即可。
10. 如权利要求9所述的应用，其特征在于，按400mg/L胭脂红染料废水加入0. 003g/ mL花生壳吸附剂的比例，将花生壳吸附剂加入到胭脂红染料废水中，调节废水的pH为2. 0， 然后于20~40°C下搅拌或振荡吸附20h即可。
【专利摘要】本发明公开了一种处理胭脂红染料吸附剂及其制备方法和应用，先将花生壳清洗后粉碎，过100目筛；然后取过筛后花生壳粉，加入环氧氯丙烷，混匀，再加入NaOH溶液进行反应，反应完毕后过滤，水洗，烘干，得环氧基纤维素醚中间体；取环氧基纤维素醚中间体与乙二胺混合，加入Na2CO3溶液进行反应，反应完后过滤，水洗至中性，烘干，得改性花生壳吸附剂。本发明通过环氧氯丙烷和乙二胺对花生壳进行改性，改性后的花生壳吸附剂物理强度得到改善，表面活性官能团数目大幅提高，增强了花生壳的吸附效果。另外，用花生壳处理废水，不仅可有效降低废水的处理成本，还能利用现有的大量廉价绿色资源，从而为农业废弃物的综合利用提供了新途径。
【IPC分类】C02F1-28, B01J20-30, B01J20-24
【公开号】CN104785219
【申请号】CN201510217433
【发明人】宋应华, 靳春萍, 许惠
【申请人】重庆工商大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月30日