CN115779865A - 一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，包括如下步骤：S1、原料处理；S2、磁性茶渣的制备：在茶渣原料中加入异丙醇溶液配制成茶渣悬浮液，充分搅拌分散，称取六水合三氯化铁、七水合硫酸亚铁，并按一定的Fe3+、Fe2+摩尔比例配置成溶液，溶液搅拌过夜后调节PH值，恒温晶化，之后将产物洗涤为中性，烘干备用；S3、壳聚糖溶液的制备：称取壳聚糖粉末，加入乙酸溶液中，充分搅拌，静置，配置成壳聚糖溶液；S4、壳聚糖和磁性茶渣的混合溶液的制备：将S2中的磁性茶渣加入到S3中，混合均匀，配置成壳聚糖和磁性茶渣的混合溶液。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体为一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法。
背景技术
近年来，我国矿山开采及其加工利用、工业废水排放、垃圾填埋等人类活动对水体造成的重金属污染问题极为严重，其中铬和铅污染尤为突出。Pb(Ⅱ)可以侵害人体的神经***，Cr(Ⅵ)由于其剧毒性强更被列为国家一类控制的污染物，当Pb和Cr含量超出水体的自净能力时，在短期内很难去除，对人体健康及生态***都有着严重危害。目前，常用处理重金属污染废水的方法包括絮凝法、沉淀法、膜分离法、离子交换法和吸附法等，其中最有效的是吸附法吸。但是传统、单一的吸附材料已不能有效处理Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的污染，而部分高吸附性能材料由于其制备过程复杂或原料成本高昂在实际中应用较少，同时也存在着不易回收、二次污染或再生难等问题。因此，开发材料来源广、成本低、效果好、易回收的Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)处理新材料己迫在眉睫。
随着茶文化的不断推广，茶饮料市场逐步扩大，茶叶已成为全球消费量最大的软饮料之一。中国是最大的茶故乡之一，也是茶生产和消费大国，但泡茶后的茶渣很少得到利用，一般纳入生活垃圾进行处理，这些废弃的茶渣不仅容易造成环境卫生问题，也是一种资源浪费。研究表明，茶叶中气孔多、表面积大，组分含有的一些极性功能团如羟基、羧基、氨基等的芳香性和脂肪性组分，对重金属具有一定的吸附作用，为此我们提出一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，包括如下步骤：
S1、原料处理；
S2、磁性茶渣的制备：在茶渣原料中加入异丙醇溶液配制成茶渣悬浮液，充分搅拌分散，称取六水合三氯化铁、七水合硫酸亚铁，并按一定的Fe3+、Fe2+摩尔比例配置成溶液，溶液搅拌过夜后调节PH值，恒温晶化，之后将产物洗涤为中性，烘干备用；
S3、壳聚糖溶液的制备：称取壳聚糖粉末，加入乙酸溶液中，充分搅拌，静置，配置成壳聚糖溶液；
S4、壳聚糖和磁性茶渣的混合溶液的制备：将S2中的磁性茶渣加入到S3中，混合均匀，配置成壳聚糖和磁性茶渣的混合溶液；
S5、壳聚糖磁性茶渣复合微球的制备：用针头注射器将S4中混合溶液逐滴滴加到NaOH凝结液中，充分搅拌，静置，冲洗，后加入戊二醛溶液中浸泡，固液分离，冷冻干燥，从而制得壳聚糖磁性茶渣复合微球；
S6、易回收改性茶渣微球的制备：将S5中复合微球加入Na2EDTA溶液，搅拌混合均匀、去离子水冲洗、烘干、真空冷冻干燥后得易回收改性茶渣微球。
优选的，所述S1中选择铁观音茶渣为原材料，铁观音茶渣原材料用热水浸泡至无色后再次烘干过筛，模拟废弃茶叶渣。
优选的，所述S2中茶渣悬浮液的茶渣质量分数为2％，所述S2中搅拌为恒温搅拌。
优选的，所述S2中的摩尔比例为4:3。
优选的，所述S2中调节的PH值大于等11。
优选的，所述S2中的反应在60℃下进行，反应时间为12h，所述S2中的晶化在70℃下进行，晶化时间为3-4h。
优选的，所述S5中壳聚糖磁性茶渣复合微球的半径为0.8-1.2mm。
优选的，所述S6中搅拌混合的温度为24-26℃，搅拌时间为12h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有材料来源广、成本低、效果好、易回收等优点。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明易回收改性茶渣的磁滞回归线图和附加磁场回收图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，包括如下步骤：
S1、选择铁观音茶渣为原材料，铁观音茶渣原材料用热水浸泡至无色后再次烘干过筛，模拟废弃茶叶渣；
S2、磁性茶渣的制备：量取异丙醇溶液并称取适量茶渣配制成茶渣质量分数为2％悬浮液，恒温搅拌，充分分散，称取六水合三氯化铁、七水合硫酸亚铁，并按4:3的Fe3+、Fe2+摩尔比例配置成溶液，溶液搅拌，反应在60℃下进行，反应时间为12h，过夜后调节PH值至大于等于11，恒温晶化，晶化在70℃下进行，晶化时间为3-4h，再用异丙醇溶液反复洗涤产物至中性，后固液分离、烘干、研磨、过筛，得到磁性茶渣；
S3、壳聚糖溶液的制备：称取壳聚糖粉末，加入乙酸溶液中，充分搅拌，静置，配置成壳聚糖溶液；
S4、壳聚糖和磁性茶渣的混合溶液的制备：将S2中的磁性茶渣加入到S3中，混合均匀，配置成壳聚糖和磁性茶渣的混合溶液；
S5、壳聚糖磁性茶渣复合微球的制备：用针头注射器将S4中混合溶液逐滴滴加到NaOH凝结液中，充分搅拌，搅拌混合的温度为24-26℃，机械搅拌时间为12h，静置，冲洗，后加入戊二醛溶液中浸泡，固液分离，冷冻干燥，从而制得壳聚糖磁性茶渣复合微球，微球的半径为0.8-1.2mm；
S6、易回收改性茶渣微球的制备：将S5中复合微球加入Na2EDTA溶液，搅拌混合均匀、去离子水冲洗、烘干、真空冷冻干燥后得易回收改性茶渣微球。
实施例2
参照图1-2，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，易回收改性茶渣微球在处理含铬和铅废水的应用，包括如下步骤：
A1、用六价铬和铅标液配制10mg/L的模拟废水；
A2、处理含铬和铅废水：实施例1制备的易回收改性茶渣微球吸附剂投加量固液比为2g·L-1，在25℃、150r/min下振荡240分钟，易回收改性茶渣微球对含铬和铅废水去除率分别为97.90％、96.08％，最大吸附量分别为5.25mg·g-1和4.80mg·g-1。Pb(II)的吸附能够较好的符合Langmuir方程，而对Cr(Ⅵ)的吸附则较好的符合Freundlich方程。废弃茶叶对Cr(Ⅵ)和Pb(II)的吸附都能够很好的符合准二级动力学方程。
参照图2，经测试，相同的实验条件下，实施例1制备的易回收改性茶渣微球对废水中铬和铅废水去除率可达到97.90％、96.08％，而未进行改性的铁观音粉末对废水中铬和铅废水去除率仅为21.54％、19.85％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、原料处理；
S2、磁性茶渣的制备：在茶渣原料中加入异丙醇溶液配制成茶渣悬浮液，充分搅拌分散，称取六水合三氯化铁、七水合硫酸亚铁，并按一定的Fe3+、Fe2+摩尔比例配置成溶液，溶液搅拌过夜后调节PH值，恒温晶化，之后将产物洗涤为中性，烘干备用；
S3、壳聚糖溶液的制备：称取壳聚糖粉末，加入乙酸溶液中，充分搅拌，静置，配置成壳聚糖溶液；
S4、壳聚糖和磁性茶渣的混合溶液的制备：将S2中的磁性茶渣加入到S3中，混合均匀，配置成壳聚糖和磁性茶渣的混合溶液；
S5、壳聚糖磁性茶渣复合微球的制备：用针头注射器将S4中混合溶液逐滴滴加到NaOH凝结液中，充分搅拌，静置，冲洗，后加入戊二醛溶液中浸泡，固液分离，冷冻干燥，从而制得壳聚糖磁性茶渣复合微球；
S6、易回收改性茶渣微球的制备：将S5中复合微球加入Na2EDTA溶液，搅拌混合均匀、去离子水冲洗、烘干、真空冷冻干燥后得易回收改性茶渣微球。
2.根据权利要求1所述的一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，其特征在于：所述S1中选择铁观音茶渣为原材料，铁观音茶渣原材料用热水浸泡至无色后再次烘干过筛，模拟废弃茶叶渣。
3.根据权利要求1所述的一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，其特征在于：所述S2中茶渣悬浮液的茶渣质量分数为2％，所述S2中搅拌为恒温搅拌。
4.根据权利要求1所述的一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，其特征在于：所述S2中的摩尔比例为4:3。
5.根据权利要求1所述的一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，其特征在于：所述S2中调节的PH值大于等11。
6.根据权利要求1所述的一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，其特征在于：所述S2中的反应在60℃下进行，反应时间为12h，所述S2中的晶化在70℃下进行，晶化时间为3-4h。
7.根据权利要求1所述的一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，其特征在于：所述S5中壳聚糖磁性茶渣复合微球的半径为0.8-1.2mm。
8.根据权利要求1所述的一种处理含铬和铅废水的改性茶渣微球制备方法，其特征在于：所述S6中搅拌混合的温度为24-26℃，搅拌时间为12h。
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