十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑及其制備方法和應用,本發明由以下步驟制備而得：步驟一，制備核桃殼粉末；步驟二，制備改性液；步驟三，改性：將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末中，升溫攪拌后將反應液轉移至超聲波反應器中反應，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，烘至恒重，研磨過篩即得本發明成品。本發明對偶氮染料活性艷紅K-2BP有優異吸附容量，飽和吸附量可高達203.5mg/g，是未改性核桃殼的4~5倍，且原料來源豐富、成本低廉易再生。本發明制備方法簡單易行，在印染廢水處理領域具有非常廣闊的應用前景。
【專利說明】十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于改性吸附劑材料制備領域，具體涉及一種十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著鄉鎮企業的飛速發展和農村城鎮建設的進一步加快，水資源的需求量不斷增加，但相伴產生的是各種生活污水、工業廢水的排放日漸增加，特別是偶氮染料對生態環境和人類健康的影響日益嚴重，對其進行相應處理已成為環境治理中越來越突出的問題。傳統的處理染料廢水的方法有膜分離法、絮凝法、電化學法、生物法、高級氧化法和活性炭吸附法等。其中活性炭吸附因其方法簡單，操作簡易和去除效率高等諸多優勢已成為目前應用最廣的染料廢水處理技術，但耗量大、成本高及再生會產生二次污染等不良因素限制了其進一步的發展應用。
[0003]尋找一種成本低廉、易獲得和吸附效果好的農林廢棄物作為吸附劑來處理各種偶氮印染廢水具有理論及實際意義。許多學者使用農林副產物，如蔗渣、香蕉皮、花生殼、茶葉廢渣、甘蔗渣、杏仁殼、柚子皮和秸桿等，經過一系列物理化學改性處理，制備了廉價、選擇吸附性高的吸附劑，且已證明其具有良好的效果。
[0004]余純麗等人在《安徽農業科學》，2009，37 (20):9618-9620發表的“甲醛改性花生殼對亞甲基藍的吸附特性研究” 一文中，通過甲醛改性花生殼對亞甲基藍的吸附試驗，制得對亞甲基藍有很好吸附性的的吸附材料，但仍存在對染料的吸附量太小、耗材大的不足；中國專利CN200510040485.8，一種陽離子吸附劑的制備方法及應用，該專利將粉碎后的秸桿用檸檬酸改性，回流12個小時，過濾，蒸餾水洗至中性，該制備方法存在整個過程工藝復雜、改性添加劑用量大、成本高的不足；中國專利CN201010243990.3，一種用芭蕉芋渣制備陽離子型吸附劑的方法，先將堿液與芭蕉芋渣進行攪拌，再加入環氧丙基三甲基氯化銨攪拌30min，于烘箱中反應后用鹽酸調pH至中性，過濾，洗滌，真空干燥而得，該方法存在原料有限、原料收集困難、制備過程繁瑣等不足；黃江盛等人在“茶葉質鐵對活性艷紅K-2BP染料和活性嫩黃K-6G染料的吸附性能研究”一文中談及用改性茶葉與Fe3+反應，制得吸附材料茶葉質鐵，但對兩種染料的吸附量都較低，且最佳PH接近1，難以推廣使用。
[0005]盡管目前已有關于利用陽離子表面活性劑改性而得的吸附劑，但多數都存在對偶氮染料吸附能力差的缺點，如中國專利CN201210017766.1，一種磁性殼聚糖/陽離子表面活性劑改性沸石吸附劑及其制備方法和應用，其對剛果紅的吸附量僅為84mg/g;專利CN201110219902.0，一種染料吸附劑的制備方法及應用，所制作的生物吸附劑投加量為15g/L時對染料脫色率僅為78%，即所制備的吸附劑對染料的吸附量不高；論文Adsorptionof dye from wastewater using chitosan-CTAB modified bentonites.中同樣米用了陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨來對殼聚糖進行改性，但其對染料弱酸猩紅的最大吸附量也僅為102.0mg/g。[0006]為了克服這些不足，本發明將比表面積大、機械強度高、化學穩定性良好和易再生的核桃殼用陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨進行改性，用其吸附偶氮染料。

【發明內容】

[0007]解決的技術問題:本發明克服現有技術的不足而提出一種十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑及其制備方法和應用，本發明利用陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨對比表面積大、機械強度高、化學穩定好和易再生的核桃殼進行改性，得到對偶氮染料活性艷紅K-2BP有優異吸附容量的改性核桃殼吸附劑。
[0008]技術方案:本發明以生物質材料核桃殼為原料，使用陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨對其進行改性，制備一種十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑，制得的吸附劑為棕褐色粉末。
[0009]本發明十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑，由以下步驟制備而得:
[0010]步驟一，制備核桃殼粉末:
[0011 ] 將洗凈的核桃殼粉碎過篩，得核桃殼粉末；
[0012]步驟二，制備改性液:
[0013](I)改性液A的制備:在50?75°C下，將陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為0.05?1%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ；
[0014](2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為I?5，所得溶液即為改性液B ；
[0015](3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為4?10:1,攪拌混合均勻，即得改性液；
[0016]步驟三，改性:
[0017]將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末中，于45?75°C下攪拌I?4小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定45?75°C，超聲30?60min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于65?85°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
[0018]十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0019]步驟一，制備核桃殼粉末:
[0020]將洗凈的核桃殼粉碎過篩，得核桃殼粉末；
[0021]步驟二，制備改性液:
[0022](I)改性液A的制備:在50?75°C下，將陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為0.05?1%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ；
[0023](2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為I?5，所得溶液即為改性液B ；
[0024](3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為4?10:1,攪拌混合均勻，即得改性液；
[0025]步驟三，改性:
[0026]將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末中，于45?75°C下攪拌I?4小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定45?75°C，超聲30?60min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于65?85°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
[0027]所述的十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，步驟一中所述洗凈的核桃殼通過以下方法制備而得:將核桃殼用開水煮沸60?120min，除去瓤以及果肉；用去離子水浸泡7?14天，每日更換，以去除黏著的灰塵和殘留的果肉，后于65?105°C下烘干24?48h。
[0028]所述步驟一和步驟三中粉碎后的核桃殼粉末的粒徑為65?200微米。
[0029]所述步驟二(2)中使用鹽酸將異丙醇pH值調節為2.5?3.5。
[0030]所述異丙醇為分析純。
[0031]十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑在吸附廢水中偶氮染料中的應用。
[0032]所述的十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑在吸附廢水中偶氮染料中的應用，所述偶氮染料為活性艷紅K-2BP。
[0033]有益效果:本發明較好地利用了核桃殼粉比表面積大、機械強度高和化學穩定好的特點，用十六烷基三甲基溴化銨對其進行改性，得到對偶氮染料活性艷紅K-2BP有優異吸附容量的改性核桃殼吸附劑，飽和吸附量可高達203.5mg/g,是未改性核桃殼的4?5倍，且原料來源豐富、成本低廉易再生；本發明制備方法簡單易行，在印染廢水處理領域具有非常廣闊的應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0034]圖1為改性核桃殼吸附劑對染料廢水中活性艷紅K-2BP吸附量和去除率隨pH值的變化規律圖；
[0035]圖2為改性前后核桃殼對染料廢水中活性艷紅K-2BP吸附量隨pH值的變化規律圖；
[0036]圖3為改性核桃殼吸附劑對染料廢水中活性艷紅K-2BP的去除率與改性吸附劑用量的關系圖；
[0037]圖4為改性核桃殼吸附劑對染料廢水中活性艷紅K-2BP的去除率與吸附時間的關系圖；
[0038]圖5為改性核桃殼吸附劑對染料廢水中活性艷紅K-2BP的吸附量和去除率隨染料廢水初始濃度的變化圖；
[0039]圖6為改性前后核桃殼對染料廢水中活性艷紅K-2BP的吸附量隨染料初始濃度的變化關系圖；
[0040]圖7為未改性核桃殼吸附劑的掃描電鏡圖；
[0041]圖8為改性核桃殼吸附劑的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0042]以下的實施例是本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。
[0043]實施例1:
[0044]十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0045]步驟一，制備核桃殼粉末:[0046]于當地農貿市場購得少量核桃，去瓤留殼，并去掉內側的果皮和種皮，將核桃殼用開水煮沸120min，除去剩余的瓤以及果皮；用去離子水浸泡7天，每日更換，以去除黏著的灰塵和殘留的果肉；一周后于105°C下烘干24h，經植物樣品粉碎機粉碎后過篩取粒徑為65?75微米的粉末，裝入廣口瓶中備用；
[0047]步驟二，制備改性液:
[0048](I)改性液A的制備:在65°C下，將2g陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為1%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ;
[0049](2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為3，所得溶液即為改性液B ;
[0050](3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為
4:1，攪拌混合均勻，即得改性液；
[0051]步驟三，改性:
[0052]將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的5g核桃殼粉末中，于75°C水浴加熱并攪拌4小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定45°C，超聲30min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于65°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
[0053]實施例2:
[0054]十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0055]步驟一，制備核桃殼粉末:
[0056]于當地農貿市場購得少量核桃，去瓤留殼，并去掉內側的果皮和種皮，將核桃殼用開水煮沸120min，除去剩余的瓤以及果皮；用去離子水浸泡7天，每日更換，以去除黏著的灰塵和殘留的果肉；一周后于105°C下烘干48h，經植物樣品粉碎機粉碎后過篩取粒徑為65?75微米的粉末，裝入廣口瓶中備用；
[0057]步驟二，制備改性液:
[0058](I)改性液A的制備:在50°C下，將2g陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為1%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ;
[0059](2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為3，所得溶液即為改性液B ;
[0060](3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為10:1，攪拌混合均勻，即得改性液；
[0061]步驟三，改性:
[0062]將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末5g中，于75°C水浴加熱并攪拌4小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定45°C，超聲60min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于65°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
[0063]實施例3:
[0064]十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0065]步驟一，制備核桃殼粉末:
[0066]于當地農貿市場購得少量核桃，去瓤留殼，并去掉內側的果皮和種皮，將核桃殼用開水煮沸60min，除去剩余的瓤以及果皮；用去離子水浸泡10天，每日更換，以去除黏著的灰塵和殘留的果肉；一周后于65°C下烘干24h，經植物樣品粉碎機粉碎后過篩取粒徑為75?125微米的粉末，裝入廣口瓶中備用；
[0067]步驟二，制備改性液:
[0068](I)改性液A的制備:在75°C下，將0.05g陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為0.05%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ；
[0069](2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為3，所得溶液即為改性液B ;
[0070](3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為10:1，攪拌混合均勻，即得改性液；
[0071]步驟三，改性:
[0072]將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末5g中，于75°C水浴加熱并攪拌I小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定45°C，超聲30min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于85°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
[0073]實施例4:
[0074]十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0075]步驟一，制備核桃殼粉末:
[0076]于當地農貿市場購得少量核桃，去瓤留殼，并去掉內側的果皮和種皮，將核桃殼用開水煮沸60min，除去剩余的瓤以及果皮；用去離子水浸泡10天，每日更換，以去除黏著的灰塵和殘留的果肉；一周后于65°C下烘干24h，經植物樣品粉碎機粉碎后過篩取粒徑為75?125微米的粉末，裝入廣口瓶中備用；
[0077]步驟二，制備改性液:
[0078](I)改性液A的制備:在75°C下，將0.05g陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為0.05%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ；
[0079](2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為1，所得溶液即為改性液B ;
[0080](3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為10:1，攪拌混合均勻，即得改性液；
[0081]步驟三，改性:
[0082]將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末5g中，于45°C水浴加熱并攪拌I小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定45°C，超聲30min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于65°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
[0083]實施例5:
[0084]十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0085]步驟一，制備核桃殼粉末:
[0086]于當地農貿市場購得少量核桃，去瓤留殼，并去掉內側的果皮和種皮，將核桃殼用開水煮沸90min，除去剩余的瓤以及果皮；用去離子水浸泡14天，每日更換，以去除黏著的灰塵和殘留的果肉；一周后于85°C下烘干36h，經植物樣品粉碎機粉碎后過篩取粒徑為75?125微米(120目?200目)的粉末，裝入廣口瓶中備用；[0087]步驟二，制備改性液:
[0088](I)改性液A的制備:在50°C下，將0.1g陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為0.1%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ；
[0089](2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為2.5，所得溶液即為改性液B ；
[0090](3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為5:1，攪拌混合均勻，即得改性液；
[0091]步驟三，改性:
[0092]將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末5g中，于45°C水浴加熱并攪拌4小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定75°C，超聲60min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于85°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
[0093]實施例6:
[0094]十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0095]步驟一，制備核桃殼粉末:
[0096]于當地農貿市場購得少量核桃，去瓤留殼，并去掉內側的果皮和種皮，將核桃殼用開水煮沸90min，除去剩余的瓤以及果皮；用去離子水浸泡14天，每日更換，以去除黏著的灰塵和殘留的果肉；一周后于85°C下烘干36h，經植物樣品粉碎機粉碎后過篩取粒徑為125?200微米的粉末，裝入廣口瓶中備用；
[0097]步驟二，制備改性液:
[0098](I)改性液A的制備:在50°C下，將0.1g陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于離子水中，配制質量分數為0.1%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ；
[0099](2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為5，所得溶液即為改性液B ；
[0100](3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為5:1，攪拌混合均勻，即得改性液；
[0101]步驟三，改性:
[0102]將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末5g中，于75°C水浴加熱并攪拌I小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定75°C，超聲40min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于65°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
[0103]實施例7:
[0104]十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0105]步驟一，制備核桃殼粉末:
[0106]于當地農貿市場購得少量核桃，去瓤留殼，并去掉內側的果皮和種皮，將核桃殼用開水煮沸90min，除去剩余的瓤以及果皮；用去離子水浸泡14天，每日更換，以去除黏著的灰塵和殘留的果肉；一周后于105°C下烘干48h，經植物樣品粉碎機粉碎后過篩取粒徑為65?75微米的粉末，裝入廣口瓶中備用；
[0107]步驟二，制備改性液:
[0108](I)改性液A的制備:在75°C下，將0.1g陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為0.1%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ；
[0109](2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為5，所得溶液即為改性液B ;
[0110](3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為5:1，攪拌混合均勻，即得改性液；
[0111]步驟三，改性:
[0112]將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末5g中，于75°C水浴加熱并攪拌2小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定45°C，超聲60min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于65°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
[0113]實施例8:
[0114]十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0115]步驟一，制備核桃殼粉末:
[0116]于當地農貿市場購得少量核桃，去瓤留殼，并去掉內側的果皮和種皮，將核桃殼用開水煮沸90min，除去剩余的瓤以及果皮；用去離子水浸泡14天，每日更換，以去除黏著的灰塵和殘留的果肉；一周后于105°C下烘干48h，經植物樣品粉碎機粉碎后過篩取粒徑為65~75微米(200目~220目)的粉末，裝入廣口瓶中備用；
[0117]步驟二，制備 改性液:
[0118](I)改性液A的制備:在65°C下，將0.1g陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為0.1%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ；
[0119](2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為3.5，所得溶液即為改性液B ；
[0120](3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為5:1，攪拌混合均勻，即得改性液；
[0121]步驟三，改性:
[0122]將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末5g中，于60°C水浴加熱并攪拌2小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定60°C，超聲60min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于70°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
[0123]利用實施例1-8中制備的改性核桃殼吸附劑吸附染料廢水溶液中的活性艷紅K-2BP。各實施例的吸附試驗條件如下:
[0124]活性艷紅K-2BP染料廢液濃度為200mg/L，向廢水中加入改性核桃殼吸附劑后于25°C恒溫振蕩器中振蕩120min，振蕩速度為180rpm。
[0125]待吸附達到平衡后，取出溶液，并用高速離心機離心后，測定上清液中殘余活性艷
紅K-2BP的濃度，根據下式β = (Cil 1 W求出吸附量。式中:Q為吸附量(mg/g)，Ctl為吸

W
附前溶液中活性艷紅K-2BP的濃度(mg/L)，Ce為吸附后溶液中活性艷紅K-2BP的濃度(mg/L), V為溶液體積(L)，W為吸附劑質量(g)。
[0126]應用例1:[0127]將實例I所得改性核桃殼吸附劑應用于吸附試驗中，改性核桃殼吸附劑投加量為2g/L，調節pH為3.07，試驗結果:改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為 99.46%ο
[0128]應用例2:
[0129]將實例2所得改性核桃殼吸附劑應用于吸附試驗中，改性核桃殼吸附劑投加量為lg/L，調節pH為3.07，試驗結果:改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為 80.49% ；
[0130]吸附劑投加量為2g/L，調節pH為3.07，試驗結果:改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為92.94%。
[0131]應用例3:
[0132]將實例3所得改性核桃殼吸附劑應用于吸附試驗中，改性核桃殼吸附劑投加量為lg/L，調節pH為3.07，試驗結果:改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為 66.32% ；
[0133]吸附劑加入量為2g/L，調節pH為3.07時的試驗結果:改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為82.54%。
[0134]應用例4:
[0135]將實例4所得改性核桃殼吸附劑應用于吸附試驗中，改性核桃殼吸附劑投加量為2g/L，調節pH為2.72，試驗結果:改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為 89.56% ；
[0136]吸附劑加入量為2g/L，調節pH為6.17 (初始pH值)，試驗結果:改性核桃殼陽離子吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為61.06%。
[0137]應用例5:
[0138]將實例5所得改性核桃殼吸附劑應用于吸附試驗中，改性核桃殼吸附劑投加量為2g/L，調節pH為3.07，試驗結果:改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為 92.25%。
[0139]應用例6:
[0140]將實例6所得改性核桃殼吸附劑應用于吸附試驗中，改性核桃殼吸附劑投加量為2g/L，調節pH為3.07，試驗結果:改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為 86.92%。
[0141]應用例7:
[0142]將實例7所得改性核桃殼吸附劑應用于吸附試驗中，改性核桃殼吸附劑投加量為2g/L，調節pH為3.07，試驗結果:改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為 98.95%。
[0143]應用例8
[0144]將實例8所得改性核桃殼吸附劑應用于吸附試驗中，改性核桃殼吸附劑投加量為2g/L，調節pH為3.07，試驗結果:改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP染料溶液的去除率為99.15%。綜上所述，在相同實驗條件下，實施例1制得的改性核桃殼吸附劑對染料廢水溶液中的活性艷紅K-2BP有較好的吸附性能。
[0145]下面以實施例1制得的改性核桃殼吸附劑為例，考察不同條件下改性吸附劑對廢水中活性艷紅K-2BP的去除情況。
[0146](I) pH 的影響:
[0147]在室溫下，活性艷紅K-2BP溶液的初始濃度為200mg/L，調節pH為1.5?10，改性核桃殼加入量為2g/L，160rpm振蕩吸附240min。如圖1所示，改性核桃殼對染料廢水中活性艷紅K-2BP的吸附受溶液初始pH的影響較大，pH小于3時吸附量都處在比較高的水平；pH為3?10，吸附量和去除率均開始急速下降，根據對pH影響因素的探究，并同時考慮經濟性和可行性，改性核桃殼吸附的適宜pH為3.0。
[0148]如圖2所示，pH值對改性前后核桃殼對染料廢水中活性艷紅K-2BP的吸附量的影響，對比發現，改性核桃殼對活性艷紅K-2BP的吸附量有明顯增加，在pH為3時，約為未改性核桃殼的12倍。
[0149](2)吸附劑加入量的影響:
[0150]在室溫下，分別將不同質量的改性核桃殼吸附劑加入至初始濃度為200mg/L、pH為3的活性艷紅K-2BP溶液中，160rpm下振蕩吸附210min。如圖3所示，隨著改性核桃殼吸附劑加入量的增加，其對活性艷紅K-2BP的去除率也不斷增大。綜合考慮吸附量及成本因素，選擇改性核桃殼的加入量為2g/L。
[0151](3)吸附時間的影響:
[0152]在室溫下，將初始濃度為200mg/L的活性艷紅K-2BP溶液的pH調節為3，吸附劑加入量為2g/L，160rpm下振蕩吸附O?360min。如圖4所示，改性核桃殼吸附劑對活性艷紅K-2BP的去除率隨吸附時間的增加而增加，O?IOmin吸附速率較快，后逐漸變緩，IOmin時吸附去除率就已達88.9%, 20min后基本達到吸附平衡，所以選擇吸附時間為20min。
[0153](4)染料初始濃度的影響:
[0154]在室溫下，取一系列初始濃度為25?2000mg/L、pH為3的染料廢水，改性核桃殼吸附劑加入量為2g/L，于恒溫振蕩器中160rpm振蕩20min。如圖5所示，在初始濃度為O?500mg/L時改性核桃殼吸附劑對偶氮染料活性艷紅K-2BP的吸附量迅速增加，最后隨著吸附點位逐漸飽和而達到飽和吸附量為203.5mg/g，而去除率隨染料初始濃度的增加而下降，這是由于改性吸附劑投加量一定，其表面的吸附位點被染料填充后導致去除率下降。
[0155]在室溫下，取兩組一系列初始濃度為25?2000mg/L、pH為3的染料廢水，分別加入改性核桃殼吸附劑和未改性核桃殼吸附劑，加入量為2g/L,于恒溫振蕩器中160rpm振蕩20min如圖6所示，用十六烷基三甲基溴化銨改性后的核桃殼吸附劑對偶氮染料活性艷紅K-2BP有優異吸附容量，飽和吸附量可高達203.5mg/g,是未改性核桃殼的4?5倍，這是因為在經過該方法改性后陽離子表面活性劑通過離子鍵可以嵌入核桃殼空隙，在整個核桃殼表面形成表面活性劑層，不僅因陽離子表面活性劑的疏水性增強了對有機染料活性艷紅K-2BP的吸附，此外，核桃殼表面的非極性表面通過范德華力吸附了溶液中表面活性劑的疏水性烷基端，改變了核桃殼表面化學特性，使改性后的核桃殼電負性增強，從而對陰離子染料的吸附能力增強。
[0156]圖7和圖8分別為未改性核桃殼吸附劑和改性核桃殼吸附劑的掃描電鏡圖，放大倍數10000倍。對比兩幅圖可以發現，經改性的核桃殼吸附劑相比未改性的核桃殼吸附劑表面光滑，是因為改性劑即十六烷基三甲基溴化銨化學作用成功附在了核桃殼表面。
【權利要求】
1.十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑，其特征在于由以下步驟制備而得: 步驟一，制備核桃殼粉末: 將洗凈的核桃殼粉碎過篩，得核桃殼粉末； 步驟二，制備改性液: (O改性液A的制備:在5(T75°C下，將陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為0.05^1%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ; (2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為f5，所得溶液即為改性液B ； (3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為 10:I，攪拌混合均勻，即得改性液； 步驟三，改性: 將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末中，于45~75°C下攪拌f 4小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定45~75°C，超聲3(T60min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于65~85°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
2.十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，制備核桃殼粉末: 將洗凈的核桃殼粉碎過篩，得核桃殼粉末； 步驟二，制備改性液: (O改性液A的制備:在5(T75°C下，將陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨溶解于去離子水中，配制質量分數為0.05^1%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，即為改性液A ; (2)改性液B的制備:用鹽酸調節異丙醇pH值為f5，所得溶液即為改性液B ； (3)混合:攪拌下將改性液B滴加至改性液A中，改性液A與改性液B的體積比為 10:I，攪拌混合均勻，即得改性液； 步驟三，改性: 將步驟二所得改性液逐滴加入至步驟一制備的核桃殼粉末中，于45~75°C下攪拌f 4小時，將反應液轉移至超聲波反應器中，溫度設定45~75°C，超聲3(T60min，反應結束后過濾，得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑粗品，用去離子水洗滌至中性，于65~85°C下烘至恒重，研磨過篩即得十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑成品。
3.根據權利要求2所述的十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，其特征在于步驟一中所述洗凈的核桃殼通過以下方法制備而得:將核桃殼用開水煮沸6(Tl20min，除去瓤以及果肉；用去離子水浸泡疒14天，每日更換，以去除黏著的灰塵和殘留的果肉，后于65~105°C下烘干24~48h。
4.根據權利要求2所述的十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，其特征在于:步驟一和步驟三中粉碎后的核桃殼粉末的粒徑為65~200微米。
5.根據權利要求2所述的十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，其特征在于步驟二(2)中使用鹽酸將異丙醇pH值調節為2.5^3.5。
6.根據權利要求2所述的十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑的制備方法，其特征在于所述異丙醇為分析純。
7.十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑在吸附廢水中偶氮染料中的應用。
8.根據權利要求7所述的十六烷基三甲基溴化銨改性核桃殼吸附劑在吸附廢水中偶氮染料中的應用，其特征在于 所述偶氮染料為活性艷紅K-2BP。
【文檔編號】B01J20/24GK103464111SQ201310367160
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】操家順, 林俊雄, 方芳, 胡海蘭, 馬宏偉, 謝玉潔, 周明 申請人:河海大學, 南京河海科技有限公司