一种天然层状硅酸盐纳米微粒与生物炭二级吸附去除阳离子染料的方法

摘要

本发明涉及一种天然层状硅酸盐纳米微粒与生物炭二级吸附去除阳离子染料的方法，包括以下步骤：制备纳米硅酸盐浆液，其主要成分为天然层状硅酸盐纳米微粒；向阳离子染料废水中投加纳米硅酸盐浆液，利用纳米硅酸盐浆液中的天然层状硅酸盐纳米微粒对阳离子染料进行一级吸附；一级吸附充分进行后，再投加生物炭微粒，利用生物炭微粒对混合液中的天然层状硅酸盐纳米微粒和阳离子染料进行二级吸附；二级吸附充分进行后，对混合液进行固液分离，得到上清液。本发明的突出特点是：天然层状硅酸盐矿物和生物炭均来源丰富，价格低廉。该方法操作简单，易控制；吸附脱色效果好，吸附容量是生物炭吸附容量的20多倍，性价比高。应用方便。

权利要求

1.一种天然层状硅酸盐纳米微粒与生物炭二级吸附去除阳离子染料的方法，其特征在于：步骤1，制备纳米硅酸盐浆液，其主要成分为天然层状硅酸盐纳米微粒；

步骤2，向阳离子染料废水中投加纳米硅酸盐浆液，利用纳米硅酸盐浆液中的天然层状硅酸盐纳米微粒对阳离子染料进行一级吸附；

步骤3，一级吸附充分进行后，再投加生物炭微粒，利用生物炭微粒对混合液中的天然层状硅酸盐纳米微粒和阳离子染料进行二级吸附；

步骤4，二级吸附充分进行后，对混合液进行固液分离，得到上清液。

2.根据权利要求1所述的去除阳离子染料的方法，其特征在于：上述步骤1中，纳米硅酸盐浆液的制备方法具体为：将天然层状硅酸盐材料研磨筛分得到粒径小于0.1mm的微粒，称取一定量该微粒加水研磨制备纳米硅酸盐浆液，其中硅酸盐纳米微粒质量百分比为0.05％～55％。

3.根据权利要求1所述的去除阳离子染料的方法，其特征在于：上述步骤2中，按质量比阳离子染料:天然层状硅酸盐纳米微粒＝1:1～1:100投加纳米硅酸盐浆液，并摇匀或搅拌均匀。

4.根据权利要求1所述的去除阳离子染料的方法，其特征在于：上述步骤3中，生物炭微粒的粒径小于1mm。

5.根据权利要求1所述的去除阳离子染料的方法，其特征在于：上述步骤3中，按质量比阳离子染料:生物炭微粒＝1:1～1:10投加生物炭微粒，振荡或搅拌0.05h～2h。

6.根据权利要求1所述的去除阳离子染料的方法，其特征在于：上述步骤4中，采用离心分离法进行固液分离，离心转速大于2800r/min，离心时间为3～20min；或若采用重力沉降分离法进行固液分离，重力沉降0.4h～2h。

说明书

一种天然层状硅酸盐纳米微粒与生物炭二级吸附去除阳离子

染料的方法

技术领域

[0001] 本发明属于有机废水吸附处理技术领域，具体的说涉及一种天然层状硅酸盐纳米微粒与生物炭二级吸附高效经济去除阳离子染料的方法。

背景技术

[0002] 生物炭以其良好的吸附性和低廉的价格受到广泛的关注和应用。利用生物炭的吸附性能去除阳离子型染料的方法主要有二类：第一类直接用生物炭吸附，其不足是吸附容量较小；第二类是对生物炭表面进行改性提高其吸附性能，但吸附容量的提高是有限的。纳米微粒具有比生物炭更高的能量和更大的比表面积，相应吸附性能更强。但因其不易沉降，难以达到100%的去除率，因此不适宜单独作为吸附材料使用。目前的方法是将纳米微粒（常用铁氧化物）负载于生物炭上提高生物炭对于有机分子的吸附性能，虽然吸附容量比生物炭或改性生物炭得到较大提高，但是纳米微粒负载于生物炭表面的同时减少了纳米微粒的表面积，从而减小了纳米微粒对于染料的吸附能力。此外铁氧化物等纳米微粒通过化学反应制备，程序较为复杂、成本较高，对阳离子染料的吸附容量没有天然层状硅酸盐纳米微粒的大。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种天然层状硅酸盐纳米微粒与生物炭联合二级吸附去除阳离子染料的方法。

[0004] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种天然层状硅酸盐纳米微粒与生物炭联合二级吸附去除阳离子染料的方法，包括以下步骤：

[0005] 步骤1，制备纳米硅酸盐浆液，其主要成分为天然层状硅酸盐纳米微粒；

[0006] 步骤2，向阳离子染料废水中投加纳米硅酸盐浆液，利用纳米硅酸盐浆液中的天然层状硅酸盐纳米微粒对阳离子染料进行一级吸附；

[0007] 步骤3，一级吸附充分进行后，再投加生物炭微粒，利用生物炭微粒对混合液中的天然层状硅酸盐纳米微粒和阳离子染料进行二级吸附；

[0008] 步骤4，二级吸附充分进行后，对混合液进行固液分离，得到上清液。

[0009] 上述步骤1中，纳米硅酸盐浆液的制备方法具体为：将天然层状硅酸盐材料研磨筛分得到粒径小于0.1mm的微粒，称取一定量该微粒加水研磨制备纳米硅酸盐浆液，其中硅酸盐纳米微粒质量百分比为0.05%～55%。

[0010] 上述步骤2中，按质量比阳离子染料:天然层状硅酸盐纳米微粒=1:1 1:100投加纳~米硅酸盐浆液，并摇匀或搅拌均匀。

[0011] 上述步骤3中，生物炭微粒的粒径小于1mm。

[0012] 上述步骤3中，按质量比阳离子染料:生物炭微粒=1:1 1:10投加生物炭微粒，振荡~或搅拌0.05h 2h。
~

[0013] 上述步骤4中，采用离心分离法进行固液分离，离心转速大于2800r/min，离心时间为3 20min；或若采用重力沉降分离法进行固液分离，重力沉降0.4h 2h。~ ~

[0014] 与现有技术相比，本发明的突出特点是：

[0015] 天然层状硅酸盐材料和生物炭原料来源广泛、制备成本低廉；二者联合二级吸附去除阳离子染料的方法简单、易于操作，沉淀含水率低、固液分离效果好；充分利用纳米微粒的有效比表面和生物炭的微孔与表面，吸附去除效率高；纳米微粒的使用使得生物炭对阳离子染料的吸附容量增加了20多倍。

附图说明

[0016] 图1为本发明生物炭+层状碳酸盐微米材料与其他不同微米、微纳米材料吸附容量的比较。

具体实施方式

[0017] 本发明各流程具体工艺规范评述如下：

[0018] （1）采用球磨仪研磨天然层状硅酸盐材料，用孔径小于0.1mm的筛子筛分，称取一定量加水研磨，制备纳米硅酸盐浆液，其中天然层状硅酸盐纳米微粒的质量百分数为0.05%～55%。

[0019] （2）按质量比阳离子染料: 天然层状硅酸盐纳米微粒=1:1 1:100投加纳米硅酸盐~浆液至阳离子染料废水中，摇匀或搅拌均匀。

[0020] （3）采用球磨仪研磨生物炭，用孔径小于1mm的筛子筛分，得到粒径小于1mm生物炭微粒。

[0021] （4）按质量比阳离子染料:生物炭微粒=1:1 1:10称取一定量的粒径小于1mm的生~物炭微粒，并投加至步骤（2）的混合液中，振荡或搅拌0.05h 2h。
~

[0022] （5）大于2800r/min的转速下离心分离3 20min或重力沉降0.4h 2h，排放上清液。~ ~

[0023] 下面通过实施例，对本发明作进一步说明。

[0024] 实施例1

[0025] 取3mL100mg/L阳离子染料废水；加入0.1%纳米硅酸盐浆液0.8g，摇匀；再加入生物炭微粒1.1mg，振荡3min，4000r/min离心分离3min；上清液无浊无色，染料去除率100%。

[0026] 实施例2

[0027] 取100mL100mg/L阳离子染料废水；加入0.7%纳米硅酸盐浆液3g，摇匀；再加入生物炭微粒25mg，搅拌10min，重力沉降1h；上清液无浊无色，染料去除率100%。

[0028] 实施例3

[0029] 取5mL100mg/L阳离子染料废水；加入0.1%纳米硅酸盐浆液1g，摇匀；再加入生物炭微粒2mg，振荡3min，3000r/min离心分离5min；上清液无浊无色，染料去除率100%。

[0030] 图1为本发明生物炭+层状碳酸盐微米材料与玉米芯/松子壳+柠檬酸、磁性微纳米功能材料、生物炭等不同微米、微纳米材料吸附容量的比较，其中玉米芯/松子壳+柠檬酸与磁性微纳米功能材料吸附容量来自文献资料。

[0031] 应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。