CN108622974A - 一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于染料废水处理技术领域，具体涉及一种利用棕色蘑菇废菌渣处理染料废水的方法。包括步骤：将棕色蘑菇菌渣在105℃干燥3.5h至恒重；取10g棕色蘑菇菌渣浸入200mL的10g/L三氯化铁溶液中，在转速为150r/min，温度25℃下负载2h后取出，干燥后，得负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣；将菌渣按照：2‑5g/100mL的用量加入废水；在温度20‑30℃、60‑180r/min，进行震荡吸附和氧化分解3‑8h。本发明将农业废弃物——棕色蘑菇菌渣用于印染行业的染料吸附中，实现了“以废治废”。吸附率高，可重复使用30次以上，吸附分解率未有明显降低。

Description

一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法
技术领域
本发明属于染料废水处理技术领域，具体涉及一种利用棕色蘑菇废菌渣处理染料废水的方法。
背景技术
印染废水是指棉、毛、化纤等纺织产品在预处理、染色、印花和整理过程中所排放的废水。印染废水成分复杂，主要是以芳烃和杂环化合物为母体，并带有显色基团(如-N＝N-、-N＝O)及极性基团(-SO3Na、-OH、-NH2).这些有机物分子具有浓度高，难降解物质多，色度高、毒性大和水质变化大等特点，属于难降解废水、传统的水处理方法不理想。在纺织印染行业中，由于大多数染料难以生物降解、有毒，有些甚至致癌。这些染料如果不能得到妥善处理，将极大的危害生态环境、对人类的健康产生巨大的影响。因此染料废水的处理一直备受关注。如何使印染废水脱色是处理印染废水过程中的重要问题，研究最佳的脱色方法也是本领域技术人员一直努力的方向。
目前，针对废弃染料的处理方法包括物理、化学和生物等方法。具体的来说包括混凝沉淀、化学氧化、离子交换、吸附脱色、光催化氧化、高压脉冲电解及生物降解等。但由于染料的可生化性差，生物处理不仅效果不好，而且不完全降解的染料反而会产生毒性更强的低分子代谢物。
而利用物理-化学组合法，先用物理法吸附剂吸附富集，再以化学法进行氧化分解，达到彻底处理的方法不但简单易行，而且经济有效。
污水处理中的吸附剂均属于多孔性物质，最常见的为活性炭。但随着不同工业的快速发展，越来越多工农业废弃物产生。“以废治废”的思想被广泛使用，在吸附剂的选择上，更加偏向于使用工农业废弃物(如林业废弃物木屑，发酵行业的废菌丝体，水果废弃物等)来代替活性炭，达到以废治废的目的。
例如公开号为105561938A的发明《一种木屑填充固定床吸附偶氮染料的方法》将木屑填充固定床来吸附偶氮染料。
公开号:105170109A的发明《一种处理染料废水的生物吸附剂、制备方法及其应用》中提到了将食用菌废弃物用于吸附染料。公开号为1401590的发明《菌丝体表面包覆生物吸附剂及其制备方法》中利用柠檬酸菌、酵母菌、青霉菌或真菌菌丝体，包覆层材料为葡聚糖、壳聚糖或壳聚糖衍生物。菌丝体粒径≤3mm，包覆层与菌丝体的用量比为1-0.01g/g。该发明采用包覆方法或在包覆同时进行印迹处理的方法，得到表面包覆生物吸附剂或表面包覆印迹生物吸附剂。适用于重金属离子含量5-2000ppm、pH为2-11范围的废水处理。本发明提供的生物吸附剂成本低，吸附容量能达到30-100mg/g，可多次使用达20次。主要用于染料废水、冶金废水、制革废水及含酚废水等的治理。》
公开号为102247809A的发明《一种油茶果壳生物吸附剂的制备方法》中将油茶果壳制备生物吸附剂的制备方法。
上述文献公开的处理方法原料组成及工艺均比较复杂，费时、费力而处理效果并不是很好。
发明内容
本发明采用一种新型的食用菌——棕色蘑菇菌的菌渣为基础材料，利用该材料的多孔性和高比表面的特性。经负载三氯化铁后，用于染料废水的一步法吸附和降解。本发明以毛用活性红，分散黄，亚甲基蓝三种染料为例来说明本发明方法处理染料废水的效果。
为了解决上述问题，本发明提供一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法，包括如下步骤：
将棕色蘑菇菌渣预先在105℃的电热鼓风干燥箱中进行干燥3.5h至恒重。取10g棕色蘑菇菌渣浸入200mL的10g/L三氯化铁溶液中，放入恒温振荡器中振荡(设置转速为150r/min，温度25℃)负载2h后取出，干燥后，得负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣。
负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣处理染料废水的用量为：2-5g/100mL废水；温度20-30℃、60-180r/min，进行震荡吸附和氧化分解，吸附时间为3-8h；为多分子层吸附；
对于含有不同染料的废水，具体工艺稍有不同，具体如下：
主要含亚甲基兰的废水，步骤如下：取2-5g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入装有100ml染料废水的250mL三角瓶中，在20-30℃、100-150r/min、双氧水浓度2-5mmol/L、pH为2-4进行震荡吸附和氧化分解。处理8h较佳，最大吸附量达到4.836mg/g，吸附率达到96.2％，可重复使用30个循环以上，吸附分解率未有明显降低。
主要含毛用活性红的废水，步骤如下：
取2-5g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入装有100ml染料废水的250mL三角瓶中，在20-30℃、转速60-180r/min、pH＝3-11进行震荡吸附和氧化分解。随着pH升高，吸附率逐渐降低；转速60r/min最佳；
处理时间7h较佳，最大吸附量达到2.625mg/g，吸附率达到56.8％。
主要含分散黄的废水，步骤如下：
取2-5g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入装有100ml染料废水的250mL三角瓶中，在20-30℃、转速60-180r/min、pH＝3-11进行震荡吸附和氧化分解；处理时间较佳为3h，最大吸附量达到1.6163mg/g，吸附率达到33.1％；转速60r/min最佳，180r/min次之，120r/min再次之；pH＝7时最佳。
有益效果
将农业废弃物——棕色蘑菇菌渣用于印染行业的染料吸附中，实现了“以废治废”。
采用两步法，第一步负载三氯化铁，第二步进行物理吸附染料和化学芬顿氧化法，实现了一步法吸附降解染料。
吸附率高，可重复使用30次以上，吸附分解率未有明显降低。
(1)通过实验研究可以得出，蘑菇菌渣量2g，亚甲基蓝初始浓度为900mg/L，转速为100r/min，温度为30℃，吸附时间为8h时，蘑菇菌渣对亚甲基蓝的吸附效果最好，最大吸附量达到4.836mg/g，吸附率达到96.2％；可重复使用30个循环以上，吸附分解率未有明显降低。在废水pH＝7，蘑菇菌渣量2g，分散黄初始浓度为900mg/L，转速为60r/min，温度为25℃，吸附时间为3h时，蘑菇菌渣对分散黄的吸附效果最好，最大吸附量达到1.6163mg/g，吸附率达到33.1％；在废水pH＝3，蘑菇菌渣量2g，毛用活性红初始浓度为900mg/L，转速为60r/min，温度为25℃，吸附时间为7h时，蘑菇菌渣对毛用活性红的吸附效果最好，最大吸附量达到2.625mg/g，吸附率达到56.8％。说明蘑菇菌渣作为一种生物吸附剂对阳离子染料废水的处理效果最好，活性染料次之，对分散染料废水处理不是很好。
(2)由吸附动力学分析可知：蘑菇菌渣对亚甲基蓝，分散黄，毛用活性红的吸附等温线均属于L 3型，为优惠吸附等温线；吸附行为均符合Freundlich模型，属于多分子层吸附；蘑菇菌渣对亚甲基蓝，分散黄，毛用活性红的吸附动力学曲线符合准二级动力学速率方程；由吸附热力学方程也可知，蘑菇菌渣对亚甲基蓝，分散黄，毛用活性红的吸附过程的ΔG°值均为负值，说明该吸附过程是自发进行的；另外，蘑菇菌渣吸附亚甲基蓝，毛用活性红过程中的ΔH°＞0，ΔS°＞0，证明蘑菇菌渣对这两种染料的吸附过程是吸热的；而蘑菇菌渣吸附分散黄过程中ΔH°＜0，ΔS°＜0，证明蘑菇菌渣对分散黄的吸附过程是吸热的；而这三种吸附行为都是物理吸附占主导作用。
(3)蘑菇菌渣是一种廉价易得的生物吸附剂，将其用于印染废水的处理中，既能降低废水处理成本，又能提高食用菌菌渣的二次利用效率，解决菌渣处理问题的关键，提高了食用菌种植的经济效益，在这里采用的是一种以废治废的研究理念，既环保又实用，将来完全可以应用于实际染料废水的处理。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
实施例1
一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法，包括如下步骤：
将100g棕色蘑菇菌渣在105℃的电热鼓风干燥箱中干燥3.5h至恒重。取10g棕色蘑菇菌渣浸入200mL的10g/L三氯化铁溶液中，放入恒温振荡器中振荡(150r/min，温度25℃)负载2h后取出，干燥后，得负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣备用。
取3g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入装有100ml含有10mg/L亚甲基蓝的染料废水的250mL三角瓶中，在25℃、150r/min、双氧水浓度3mmol/L，pH为3下进行吸附和氧化分解。最大吸附分解率达到96.2％，可重复使用30个循环，吸附分解率未有明显降低。
实施例2
一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法，包括如下步骤：
取2g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入装有100ml含有900mg/L亚甲基兰的染料废水的250mL三角瓶中，在30℃、100r/min、双氧水浓度5mmol/L、pH为4进行震荡吸附和氧化分解。处理8h。
所述负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣的制备方法同实施例1。
实施例3
一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法，包括如下步骤：
取5g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入装有100ml含有450mg/L亚甲基兰的染料废水的250mL三角瓶中，在20℃、120r/min、双氧水浓度2mmol/L、pH为2进行震荡吸附和氧化分解。处理8h。
所述负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣的制备方法同实施例1。
实施例4
一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法，包括如下步骤：
取2g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入装有100ml含有900mg/L毛用活性红染料废水的250mL三角瓶中，在25℃、转速60r/min、pH＝3进行震荡吸附和氧化分解。处理时间7h。
所述负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣的制备方法同实施例1。
实施例5
一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法，包括如下步骤：
取5g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入装有100ml含有100mg/L毛用活性红染料废水的250mL三角瓶中，在30℃、转速180r/min、pH＝11进行震荡吸附和氧化分解。处理时间7h。
所述负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣的制备方法同实施例1。
实施例6
一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法，包括如下步骤：
取2g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入装有100ml含有900mg/L分散黄染料废水的250mL三角瓶中，在25℃、转速60r/min、pH＝7进行震荡吸附和氧化分解；吸附时间较佳为3h，最大吸附量达到1.6163mg/g，吸附率达到33.1％。
所述负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣的制备方法同实施例1。
实施例7
一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法，包括如下步骤：
取5g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入装有100ml含有450mg/L分散黄染料废水的250mL三角瓶中，在30℃、转速180r/min、pH＝11进行震荡吸附和氧化分解；吸附时间较佳为3h。
所述负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣的制备方法同实施例1。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，上述各实施方式还可以做出组合和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种采用棕色蘑菇废菌渣处理纺织印染染料废水的方法，包括如下步骤：
将棕色蘑菇菌渣在105℃干燥3.5h至恒重；取10g棕色蘑菇菌渣浸入200mL的10g/L三氯化铁溶液中，在转速为150r/min，温度25℃下负载2h后取出，干燥后，得负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣；
将负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣按照：2-5g/100mL的用量加入废水；在温度20-30℃、60-180r/min，进行震荡吸附和氧化分解3-8h。
2.根据权利要求1所述处理纺织印染染料废水的方法，其特征在于，主要含亚甲基兰的废水，步骤如下：
取2-5g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入100ml染料废水中，在20-30℃、100-150r/min、双氧水浓度2-5mmol/L、pH为2-4进行震荡吸附和氧化分解。
3.根据权利要求2所述处理纺织印染染料废水的方法，其特征在于，处理时间为8h。
4.根据权利要求1所述处理纺织印染染料废水的方法，其特征在于，主要含毛用活性红的废水，步骤如下：
取2-5g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入100ml染料废水中，在20-30℃、转速60-180r/min、pH＝3-11进行震荡吸附和氧化分解。
5.根据权利要求4所述处理纺织印染染料废水的方法，其特征在于，所述转速为60r/min。
6.根据权利要求4所述处理纺织印染染料废水的方法，其特征在于，处理时间为7h。
7.根据权利要求1所述处理纺织印染染料废水的方法，其特征在于，主要含分散黄的废水，步骤如下：
取2-5g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入100ml染料废水中，在20-30℃、转速60-180r/min、pH＝3-11进行震荡吸附和氧化分解。
8.根据权利要求7所述处理纺织印染染料废水的方法，其特征在于，处理时间为3h。
9.根据权利要求7所述处理纺织印染染料废水的方法，其特征在于，所述转速为60r/min。
10.根据权利要求2所述处理纺织印染染料废水的方法，其特征在于，具体步骤如下：
取2g负载三氯化铁的棕色蘑菇菌渣，放入100ml含有900mg/L亚甲基兰的染料废水中，在30℃、100r/min、双氧水浓度5mmol/L、pH为4进行震荡吸附和氧化分解，处理8h。
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