一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法

2023-07-21 15:09:16 2

一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法
【專利摘要】本發明公開了一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法，解決了現有技術的魷魚墨黑色素去除Cr6+步驟繁瑣，效率低的問題，其主要步驟是先利用塑料試管和魷魚墨黑色素製備吸附柱，再將Cr6+溶液通過吸附柱進行吸附洗脫，最後合併所有Cr6+質量濃度達到所要求質量濃度標準的洗脫液。本發明的方法工藝步驟簡單，連續性與可操作性強，效率高，為魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的工業化生產提供了實際基礎與依據。
【專利說明】一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及重金屬處理【技術領域】，尤其是涉及一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]鉻在自然界中最常見的價態是三價和六價鉻，三價鉻和六價鉻對人體健康都有害，但六價鉻的毒性比三價鉻要高100倍，是對人體健康有極大危害作用的兩種有害金屬離子之一。由於採礦業、皮革加工、合成色素製造業及冶煉工業的不當處理，常常會造成自然水域中六價鉻濃度超標，重金屬元素具有生物富集效應，一旦有害金屬元素進入食物鏈，人類將是最終受害者。所以，脫除水溶液中六價鉻不僅有利於環境保護，而且利於人類健康。目前已經有很多處理廢水中鉻的方法被研究出來，例如化學還原沉澱法，吸附法，電解法，離子交換法，膜分離法和離子交換法，但是這些方法都各自不足之處。
[0004]魷魚墨是魷魚加工副產物，其主要成分為真黑色素，研究證實魷魚墨黑色素有抗氧化、抗菌、抗病毒等生物活性。但在我國有關魷魚墨黑色素的綜合利用研究不多，許多研究內容處於起步階段。魷魚墨黑色素屬於動物源真黑色素類(Eumelanin)，基本結構骨架為吲哚類化合物，主要包括5，6-二羥基吲哚(DHI)和5，6-二羥基吲哚酸(DHICA)兩種結構單體。魷魚墨不溶於水，是一種吲哚醌類物質，化學性質非常穩定。研究證實天然真黑色素類有很強的金屬吸附作用，魷魚墨黑色素含有羥基、羧基、氨基或醯胺類官能團，水溶液中金屬離子可以通過靜電吸附結合到黑色素上，所以魷魚墨黑色素具有脫除有害重金屬離子能力。
[0005]目前已有採用魷魚墨黑色素去除Cr6+的研究報導(魯婷婷，林琳，褚夢思等，魷魚墨黑色素對Pb2+、Cr6+吸附的影響【J】，浙江海洋學院學報(自然科學版)，2012年I月第31卷第I期，第39-43、48頁)，該報導在Cr6+溶液中加入一定量的魷魚墨黑色素，利用魷魚墨黑色素對Cr6+的吸附以去除Cr6+溶液中的Cr6+，該方法為靜態吸附法，首先，魷魚墨黑色素非常難溶於水中，不易在水中均勻分散，因此在採用靜態吸附時，需對Cr6+溶液保持全程攪拌以保證去除效果，導致步驟繁瑣，其次，在進行重複操作時，需要先將經過吸附的Cr6+溶液與魷魚墨黑色素進行分離，連續性差，另外，魷魚墨黑色素顆粒較細，分離又比較麻煩，這會大大降低效率。
[0006]
【發明內容】

[0007]本發明是為了解決現有技術的魷魚墨黑色素去除Cr6+步驟繁瑣，效率低的問題，提供了一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法，本發明的方法工藝步驟簡單，連續性與可操作性強，效率高，為魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的工業化生產提供了實際基礎與依據。[0008]為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案:
一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法，包括以下步驟:
(I)吸附柱製備:在底部開有若干直徑為90-100 μ m的孔洞，且規格為0.9*13cm的塑料試管內填充魷魚墨黑色素粉末，得吸附柱，所述魷魚墨黑色素粉末在塑料試管內的填充量為1.3^1.5cm3，所述魷魚墨黑色素粉末的粒度大小為120-140目。本發明中塑料試管底部的孔洞直徑大小、塑料試管的規格、魷魚墨黑色素粉末在塑料試管內的填充量以及魷魚墨黑色素粉末的粒度大小是相互關聯依存的要素，是獲得本發明中穩定的吸附柱的關鍵點，而獲得穩定的吸附柱是本發明的關鍵點。魷魚墨黑色素粉末的粒度過小，堆積緊密，流體通過阻力大，使得Cr6+溶液不易通過魷魚墨黑色素粉末層，降低洗脫效率，而粒度過大，魷魚墨黑色素粉末之間的間隙大，且易產生架空現象，會影響魷魚墨黑色素粉末對Cr6+的吸附效果，造成洗脫效果差，因此，本發明中必須將魷魚墨黑色素粉末的粒度大小控制在120-140目以保證洗脫效果和洗脫效率；魷魚墨黑色素粉末在塑料試管內的填充量與塑料試管的規格則共同決定了吸附柱的規格與性能，本發明中塑料試管的規格為0.9*13cm，0.9是指塑料試管的內徑，13是指塑料試管的深度，塑料試管規格為0.9*13cm的塑料試管，魷魚墨黑色素粉末在塑料試管內的填充量為1.3^1.5cm3，這樣得到的吸附柱吸附性能好，洗脫效果好，且洗脫效率高；塑料試管底部的孔洞粒徑控制在90-100 μ m,比魷魚墨黑色素粉末的稍小，既能防止魷魚墨黑色素粉末從孔洞中脫落，又能避免魷魚墨黑色素粉末完全堵塞孔洞，影響洗脫效率。
[0009](2 )動態吸附:調節Cr6+溶液pH至:3-4，將Cr6+溶液升溫至2(T25 °C並保溫2(T30min後，使Cr6+溶液通過步驟(1)中的吸附柱，以30mL —組收集洗脫液，測定每組洗脫液的Cr6+質量濃度並計算Cr6+清除率，將Cr6+質量濃度未達到所要求質量濃度標準的洗脫液加入剩餘的Cr6+溶液中重新進行動態吸附，直至洗脫液的Cr6+質量濃度均達到所要求質量濃度標準，期間當Cr6+清除率< 20%後更換吸附柱，最後合併所有Cr6+質量濃度達到所要求質量濃度標準的洗脫液。本發明採用全新的動態吸附方式去除Cr6+溶液中的Cr6+，工藝步驟簡單，連續性與可操作性強，且效率高，同時對動態吸附的工藝參數進行了優化設計，保證了 Cr6+的清除率，這為魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的工業化生產提供了實際基礎與依據，在實際操作中，還可採用串聯吸附柱方式進行動態吸附，Cr6+質量濃度可採用原子吸收法進行測定，Cr6+清除率通過以下公式計算:Cr6+清除率(％)= (C1-Ce) X 100%/Ci,其中，Ci為Cr6+溶液中Cr6+質量濃度(mg/L)，Ce為洗脫液中Cr6+質量濃度(mg/L)。
[0010]作為優選，步驟(1)中，孔洞的開孔密度為60-80個/cm2。
[0011]作為優選，步驟(2)中，所述Cr6+溶液中Cr6+的質量濃度為100-?20 μ g/mL。
[0012]作為優選，Cr6+溶液通過吸附柱速度為疒3mL/min。洗脫速度慢，生產效率低，而洗脫速度太大，又會超出魷魚墨黑色素的吸附範圍，速度控制在2~3mL/min，能同時保證洗脫效果與效率。
[0013]因此，本發明的有益效果是:採用全新的動態吸附方式去除Cr6+溶液中的Cr6+，工藝步驟簡單，連續性與可操作性強，且效率高，同時對動態吸附的工藝參數進行了優化設計，為魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的工業化生產提供了實際基礎與依據。
[0014]【具體實施方式】
[0015]下面通過【具體實施方式】對本發明做進一步的描述。
[0016]下述各實施例中的魷魚墨黑色素均可通過常規方法製得，具體的製備方法可參考文獻(不同精製方法對魷魚(0_astrephes bartrani )墨黑色素的微觀形態、光譜特徵及金屬元素的影響，海洋與湖沼，2011年11月第42卷第6期)，故不在此贅述。
[0017]實施例1
一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法，包括以下步驟:
Cl)吸附柱製備:在底部開有若干直徑為90 μ m的孔洞，且規格為0.9*13cm的塑料試管內填充魷魚墨黑色素粉末，得吸附柱，其中，孔洞的開孔密度為80個/cm2，魷魚墨黑色素粉末在塑料試管內的填充量為1.3cm3，魷魚墨黑色素粉末的粒度大小為120目。
[0018](2)動態吸附:調節Cr6+的質量濃度為100 μ g/mL的Cr6+溶液pH至3，將Cr6+溶液升溫至20°C並保溫30min後，使Cr6+溶液以2mL/min的速度通過步驟(1)中的吸附柱，以30mL —組收集洗脫液，測定每組洗脫液的Cr6+質量濃度並計算Cr6+清除率，將Cr6+質量濃度未達到所要求質量濃度標準的洗脫液加入剩餘的Cr6+溶液中重新進行動態吸附，直至洗脫液的Cr6+質量濃度均達到所要求質量濃度標準，期間當Cr6+清除率< 20%後更換吸附柱，最後合併所有Cr6+質量濃度達到所要求質量濃度標準的洗脫液。
[0019]實施例2
一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法，包括以下步驟:
Cl)吸附柱製備:在底部開有若干直徑為95 μ m的孔洞，且規格為0.9*13cm的塑料試管內填充魷魚墨黑色素粉末，得吸附柱，其中，孔洞的開孔密度為70個/cm2，魷魚墨黑色素粉末在塑料試管內的填充量為1.34cm3，所述魷魚墨黑色素粉末的粒度大小為130目。
[0020](2)動態吸附:調節Cr6+的質量濃度為110 μ g/mL的Cr6+溶液pH至3.5，將Cr6+溶液升溫至22°C並保溫25min後，使Cr6+溶液以2.5mL/min的速度通過步驟(1)中的吸附柱，以30mL —組收集洗脫液，測定每組洗脫液的Cr6+質量濃度並計算Cr6+清除率，將Cr6+質量濃度未達到所要求質量濃度標準的洗脫液加入剩餘的Cr6+溶液中重新進行動態吸附，直至洗脫液的Cr6+質量濃度均達到所要求質量濃度標準，期間當Cr6+清除率< 20%後更換吸附柱，最後合併所有Cr6+質量濃度達到所要求質量濃度標準的洗脫液。
[0021]實施例3
一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法，包括以下步驟:
(I)吸附柱製備:在底部開有若干直徑為100 μ m的孔洞，且規格為0.9*13cm的塑料試管內填充魷魚墨黑色素粉末，得吸附柱，其中，孔洞的開孔密度為60個/cm2，魷魚墨黑色素粉末在塑料試管內的填充量為1.5cm3，所述魷魚墨黑色素粉末的粒度大小為140目。
[0022](2)動態吸附:調節Cr6+的質量濃度為120 μ g/mL的Cr6+溶液pH至4，將Cr6+溶液升溫至25°C並保溫20min後，使Cr6+溶液以3mL/min的速度通過步驟(1)中的吸附柱，以30mL —組收集洗脫液，測定每組洗脫液的Cr6+質量濃度並計算Cr6+清除率，將Cr6+質量濃度未達到所要求質量濃度標準的洗脫液加入剩餘的Cr6+溶液中重新進行動態吸附，直至洗脫液的Cr6+質量濃度均達到所要求質量濃度標準，期間當Cr6+清除率< 20%後更換吸附柱，最後合併所有Cr6+質量濃度達到所要求質量濃度標準的洗脫液。
[0023]通過本發明的方法對Cr6+質量濃度為100-120 μ g/mL的Cr6+溶液進行吸附處理後，Cr6+的首次清除率可達60%以上，這為魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的工業化生產提供了實際基礎與依據，具有相當重要的實際意義。
[0024] 以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，並非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
【權利要求】
1.一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)吸附柱製備:在底部開有若干直徑為90-?00μπι的孔洞，且規格為0.9*13cm的塑料試管內填充魷魚墨黑色素粉末，得吸附柱，所述魷魚墨黑色素粉末在塑料試管內的填充量為1.3~1.5cm3，所述魷魚墨黑色素粉末的粒度大小為120-140目； (2)動態吸附:調節Cr6+溶液pH至3~4，將Cr6+溶液升溫至2(T25°C並保溫2(T30min後，使Cr6+溶液通過步驟(1)中的吸附柱，以30mL —組收集洗脫液，測定每組洗脫液的Cr6+質量濃度並計算Cr6+清除率，將Cr6+質量濃度未達到所要求質量濃度標準的洗脫液加入剩餘的Cr6+溶液中重新進行動態吸附，直至洗脫液的Cr6+質量濃度均達到所要求質量濃度標準，期間當Cr6+清除率<20%後更換吸附柱，最後合併所有Cr6+質量濃度達到所要求質量濃度標準的洗脫液。
2.據權利要求1所述的一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法，其特徵在於，步驟(1)中，孔洞的開孔密度為60-80個/cm2。
3.據權利要求1所述的一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述Cr6+溶液中Cr6+的質量濃度為100-?20 μ g/mL。
4.根據權利要求3所述的一種魷魚墨黑色素動態吸附六價鉻離子的方法，其特徵在於，Cr6+溶液通過吸附柱 速度為2~3mL/min。
【文檔編號】C02F1/62GK103991918SQ201410111718
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】宋茹, 韋榮編 申請人:浙江海洋學院