一種鹼性染料鹼性棕G廢水快速還原降解的方法與流程
2023-12-06 11:58:36
本發明屬於染料廢水的快速還原降解的處理方法領域，具體涉及的是一種利用紫蘇籽提取液綠色合成的納米零價鐵懸浮液快速還原降解廢水中染料的應用。
背景技術：
在傳統的印染工業中，染料廢水具有很強的可見性而影響水體的透明度和陽光透射率。同時染料廢水因其光、熱穩定性和難生物降解性以及降解產物具有毒性和致癌性等特點而備受關注。在典型的印染過程中，會有大約10-15％的染料隨著廢水排放，造成染料廢水的汙染。鹼性棕g(bismarckbrowng(bbg))是一種鹼性染料，具有色澤鮮豔，有暗紅色的螢光，著色力很強，多用於微生物組織器官的細胞染色以及染料工業的染色。一旦鹼性棕g染料廢水排入水體中，會嚴重影響水體的透光率以及水體與空氣氧氣交換率，威脅水體中動植物的生長，從而造成環境汙染與生態破壞，因此鹼性染料鹼性棕g廢水亟需高效的降解處理。
傳統的染料廢水處理方法包括吸附法、超濾、化學絮凝、離子交換等方法雖然能有效去除廢水中的染料，但是這些方法沒有對染料分子進行降解，只是把汙染物由液相轉移到固相，對汙染物產生了富集作用，如果處理不當，還會造成二次汙染。而一般的高級氧化法對設備的要求的會比較高，往往需要耐高溫、高壓和耐腐蝕性，且其應用的成本也會相對較高。因此需要開發研究簡單易行、反應條件溫和的，成本較低的染料降解方式，提高對染料的降解效率。
自從發現可以利用鐵屑對水體進行原位修復之後，用零價鐵(zvi)還原水體中汙染物的技術得到迅速發展。zvi具有廉價快速易得等優勢，而廣泛應用於還原修復氯代烴、含氯有機物、含氮有機物和重金屬等汙染物，同時也是可滲透反應牆(prbs)技術中常用的介質之一。隨著納米技術的不斷發展，nzvi因其具有比zvi更大的比表面積和反應活性，相比於普通的zvi，能更加快速持久徹底地降解水體中的有機汙染物而得到越來愈多的關注。對於nzvi顆粒來說，已經有報導說明nzvi的團聚性和穩定性是影響其使用的重要因素。裸露的nzvi因其極容易團聚而失去活性，所以在還原反應製備nzvi的過程中，往往需要加入表面改性劑，如聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、羧甲基纖維素(cmc)、四氫呋喃(thf)等對單質鐵粒子進行改性，增強其分散性，防止團聚，從而合成表面改性的納米零價鐵，但化學試劑的使用提高了合成成本，且對環境有害。而利用紫蘇籽提取液取代pvp、cmc、thf等化學物質作為表面改性劑合成納米零價鐵的方法是可行的。公開號為cn104174870a是高景峰等人申請的專利，其中提到利用葡萄籽提取液作為表面改性劑合成nzvi並應用於活性豔紅k-2g和活性豔藍kn-r兩種活性染料的降解的方法，該方法中所涉及葡萄籽與本發明使用的紫蘇籽在結構組成上有著本質區別，製備步驟明顯簡化的同時並不影響合成的紫蘇籽-納米零價鐵的應用效果，具有明顯的進步性，此外公開號為cn104174870a的專利中降解的兩種染料都屬於活性染料。根據染料的性質、應用於染料與被染物質的結合形式等，染料可以分為酸性染料、鹼性染料、中性染料、直接染料、活性染料、分散染料、媒介染料等。在本發明之前，並沒有發現利用納米零價鐵快速還原降解鹼性染料的報導。
本發明利用紫蘇籽綠色合成的納米零價鐵還原降解鹼性染料，擴寬了綠色合成納米零價鐵的材料選擇，簡化了其合成步驟，開拓了鹼性染料廢水處理的新方法和新思路，為快速、徹底地降解鹼性染料廢水提供了方向，為有效防止鹼性染料廢水汙染提供了切實可行的辦法，具有廣泛的應用意義。
技術實現要素：
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本發明的目的在於提供一種鹼性染料的快速還原降解的方法，具體是利用紫蘇籽綠色合成的納米零價鐵懸浮液還原降解鹼性染料。該方法首次利用紫蘇籽綠色合成納米零價鐵，並在常溫常壓條件下震蕩快速還原降解鹼性染料鹼性棕g，方法簡單快捷，能在短時間內達到染料脫色、降解、去除染料有機汙染物的目的。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
本發明提出了一種鹼性染料鹼性棕g廢水快速還原降解的方法，其特徵在於，包括，
日曬風乾紫蘇籽粉碎後，以2g/l的標準配置紫蘇籽溶液，進行超聲，優選超聲功率為50w的條件下超聲15min後，用濾紙(優選中速濾紙)過濾，得到紫蘇籽提取液，將紫蘇籽提取液與濃度為0.1mol/l可溶性二價鐵鹽溶液混合，紫蘇籽提取液在總的混合液中的質量百分含量為2％，以fe2+:bh4-的摩爾比例為1:2的條件緩慢加入硼氫化物溶液攪拌至無氣泡產生，得到紫蘇籽表面改性的納米零價鐵或紫蘇籽-納米零價鐵懸浮液；在室溫條件下，將所述的紫蘇籽-納米零價鐵懸浮液投加到鹼性染料鹼性棕g廢水中，震蕩，使染料廢水脫色、降解。
所述紫蘇籽-納米零價鐵是懸浮液，直接應用於染料廢水脫色降解的劑量為0.5-2.5g/l。
所述的一種鹼性染料鹼性棕g廢水快速還原降解的方法，其特徵在於：所述染料廢水ph值為2-10，染料濃度為50-1000mg/l。
與已有技術相比，本發明的有益效果是：
1、本發明所述的一種鹼性染料鹼性棕g廢水快速還原降解的方法，優化了利用紫蘇籽綠色合成納米零價鐵的過程，使其更加快捷簡便地製備效果良好的紫蘇籽-納米零價鐵，擴寬了綠色合成領域的材料選擇範圍，成本低，對環境友好。
2、本發明所述的一種鹼性染料鹼性棕g廢水快速還原降解的方法，直接利用紫蘇籽-納米零價鐵懸浮液進行鹼性染料鹼性棕g廢水的快速還原降解，無需凍幹，減少了設備要求以及大大縮短了時間。
3、本發明所述的一種鹼性染料鹼性棕g廢水快速還原降解的方法，對50mg/l的bbg染料在15min內有95.49％以上的脫色率，對250mg/l以上濃度的bbg染料在35min內達到98.92％以上的脫色率，且在各種ph條件下均有較好的降解效果，對環境適應性強，證明了納米零價鐵應用於鹼性染料快速還原降解的可行性。
附圖說明
圖1為實施例1中一種利用紫蘇籽綠色合成納米零價鐵降解廢水中鹼性染料鹼性棕g的降解曲線；
圖2為實施例2中一種利用紫蘇籽綠色合成納米零價鐵降解廢水中鹼性染料鹼性棕g的降解曲線；
圖3為實施例3中一種利用紫蘇籽綠色合成納米零價鐵降解廢水中鹼性染料鹼性棕g的降解曲線；
圖4為實施例4中一種利用紫蘇籽綠色合成納米零價鐵降解廢水中鹼性染料鹼性棕g的降解曲線；
圖5為實施例5中一種利用紫蘇籽綠色合成納米零價鐵降解廢水中鹼性染料鹼性棕g的降解曲線。
具體實施方式
下面結合具體實施例來對本發明作進一步詳細說明，但本發明並不局限於實施例。
實施例1
日曬風乾2h的紫蘇籽粉碎後，以2g/l的標準配置紫蘇籽溶液，超聲功率為50w的條件下超聲15min後，用中速濾紙過濾，得到紫蘇籽提取液，將紫蘇籽提取液以2％wt的質量分數與100ml的濃度為0.1mol/l可溶性二價鐵鹽溶液混合，以fe2+:bh4-的摩爾比例為1:2的條件緩慢加入硼氫化物溶液攪拌至無氣泡產生，得到紫蘇籽表面改性的納米零價鐵(紫蘇籽-納米零價鐵)懸浮液。在室溫條件下，將所述的紫蘇籽-納米零價鐵以1g/l的劑量投加到100ml、ph＝2、含有500mg/l鹼性染料鹼性棕g廢水中，震蕩，使染料廢水脫色、降解。
本實施例中，紫蘇籽-納米零價鐵在25min內完成了對廢水中鹼性染料鹼性棕g的還原降解，降解效率高達99.26％。圖1為本實施例合成的紫蘇籽-納米零價鐵對廢水中鹼性染料鹼性棕g的降解曲線。
實施例2
日曬風乾2h的紫蘇籽粉碎後，以2g/l的標準配置紫蘇籽溶液，超聲功率為50w的條件下超聲15min後，用中速濾紙過濾，得到紫蘇籽提取液，將紫蘇籽提取液以2％wt的質量分數與100ml濃度為0.1mol/l的可溶性二價鐵鹽溶液混合，以fe2+:bh4-的摩爾比例為1:2的條件緩慢加入硼氫化物溶液攪拌至無氣泡產生，得到紫蘇籽表面改性的納米零價鐵(紫蘇籽-納米零價鐵)懸浮液。在室溫條件下，將所述的紫蘇籽-納米零價鐵以1.5g/l的劑量投加到100ml、ph＝4、含有250mg/l鹼性染料鹼性棕g廢水中，震蕩，使染料廢水脫色、降解。
本實施例中，紫蘇籽-納米零價鐵在22.5min內完成了對廢水中鹼性染料鹼性棕g的還原降解，降解效率高達98.92％。圖2為本實施例合成的紫蘇籽-納米零價鐵對廢水中鹼性染料鹼性棕g的降解曲線。
實施例3
日曬風乾2h的紫蘇籽粉碎後，以2g/l的標準配置紫蘇籽溶液，超聲功率為50w的條件下超聲15min後，用中速濾紙過濾，得到紫蘇籽提取液，將紫蘇籽提取液以2％wt的質量分數與100ml的濃度為0.1mol/l可溶性二價鐵鹽溶液混合，以fe2+:bh4-的摩爾比例為1:2的條件緩慢加入硼氫化物溶液攪拌至無氣泡產生，得到紫蘇籽表面改性的納米零價鐵(紫蘇籽-納米零價鐵)懸浮液。在室溫條件下，將所述的紫蘇籽-納米零價鐵以0.5g/l的劑量投加到100ml、ph＝6、含有50mg/l鹼性染料鹼性棕g廢水中，震蕩，使染料廢水脫色、降解。
本實施例中，紫蘇籽-納米零價鐵在15min內完成了對廢水中鹼性染料鹼性棕g的還原降解，降解效率高達95.49％。圖3為本實施例合成的紫蘇籽-納米零價鐵對廢水中鹼性染料鹼性棕g的降解曲線。
實施例4
日曬風乾2h的紫蘇籽粉碎後，以2g/l的標準配置紫蘇籽溶液，超聲功率為50w的條件下超聲15min後，用中速濾紙過濾，得到紫蘇籽提取液，將紫蘇籽提取液以2％wt的質量分數與100ml濃度為0.1mol/l的可溶性二價鐵鹽溶液混合，以fe2+:bh4-的摩爾比例為1:2的條件緩慢加入硼氫化物溶液攪拌至無氣泡產生，得到紫蘇籽表面改性的納米零價鐵(紫蘇籽-納米零價鐵)懸浮液。在室溫條件下，將所述的紫蘇籽-納米零價鐵以2g/l的劑量投加到100ml、ph＝8、含有750mg/l鹼性染料鹼性棕g廢水中，震蕩，使染料廢水脫色、降解。
本實施例中，紫蘇籽-納米零價鐵在27.5min內完成了對廢水中鹼性染料鹼性棕g的還原降解，降解效率高達99.29％。圖4為本實施例合成的紫蘇籽-納米零價鐵對廢水中鹼性染料鹼性棕g的降解曲線。
實施例5
日曬風乾2h的紫蘇籽粉碎後，以2g/l的標準配置紫蘇籽溶液，超聲功率為50w的條件下超聲15min後，用中速濾紙過濾，得到紫蘇籽提取液，將紫蘇籽提取液以2％wt的質量分數與100ml濃度為0.1mol/l的可溶性二價鐵鹽溶液混合，以fe2+:bh4-的摩爾比例為1:2的條件緩慢加入硼氫化物溶液攪拌至無氣泡產生，得到紫蘇籽表面改性的納米零價鐵(紫蘇籽-納米零價鐵)懸浮液。在室溫條件下，將所述的紫蘇籽-納米零價鐵以2.5g/l的劑量投加到100ml、ph＝10、含有1000mg/l鹼性染料鹼性棕g廢水中，震蕩，使染料廢水脫色、降解。
本實施例中，紫蘇籽-納米零價鐵在35min內完成了對廢水中鹼性染料鹼性棕g的還原降解，降解效率高達99.47％。圖5為本實施例合成的紫蘇籽-納米零價鐵對廢水中鹼性染料鹼性棕g的降解曲線。