改性玉米芯低成本吸附制革废水中Cr(VI)的方法

改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法
技术领域
1.本发明属于废水处理方法技术领域，具体涉及一种改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法。


背景技术：

2.鞣制是制革过程中最关键的工序，生皮经过鞣制转变为革，生皮蛋白质稳定性得到质的提升，为后续的加工处理及应用奠定基础。目前，铬鞣法鞣制在制革生产中仍处于支配地位，全球80％-90％的轻革均使用铬鞣法生产。在铬鞣工艺中，铬鞣剂的吸收率较低，鞣制后会产生高浓度的含铬废水。这不仅增加了环境污染负荷和废水处理成本，也造成了极大的资源浪费。铬鞣法产生的含铬废水、含铬固体废弃物、含铬废弃皮革制品等可能导致生态环境风险，严重制约了皮革工业的持续健康发展。
3.尽管现在已有许多学者在研究无铬鞣制，但不管是非铬金属鞣制，还是有机鞣制，以及各种无铬的结合鞣法，成革的综合性能始终无法达到铬鞣革的水平，因此如何降低制革废水的含铬量仍是当下研究的重点。
4.玉米芯本身具有轻质多孔结构，且富含多糖，还含有木质素、纤维素和半纤维素等主要成分。其中含量丰富的纤维素和木质素可直接用作吸附材料，因此可用其从废水中提取重金属。
5.基于此，本专利公开了一种改性玉米芯材料低成本吸附制革废水中重金属铬离子的方法，对探索绿色皮革鞣制技术，再利用农林废弃物问题，都具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，解决制革工业废水中重金属盐对环境的污染问题，并将玉米芯进行废弃物的资源化利用。。
7.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，具体按照以下步骤实施：
8.步骤1，用蒸馏水洗净玉米芯后放入烘箱中烘干至恒重，粉碎、过筛后得到玉米芯粉末；
9.步骤2，向玉米芯粉末中加入蒸馏水，进行超声提取，过滤后得到玉米芯提取渣和多糖溶液；
10.步骤3，将玉米芯提取渣浸泡于异丙醇溶液中，搅拌后抽滤，再加入异丙醇和蒸馏水清洗至无色，再抽滤，然后将样品置于烘箱干燥；
11.步骤4，向步骤3得到的产物中倒入酒石酸与肉桂醛混合溶液，放入磁力搅拌器中恒温搅拌，使其充分反应；
12.步骤5，过滤步骤4得到的产物，之后用蒸馏水清洗至溶液呈中性，自然风干后得到改性玉米芯吸附材料。
13.作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤1中：烘干温度为20℃-40℃。
14.作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤1中，过筛的目数为100目-200目。
15.作为本发明的一种优选的技术方案，在步骤2中，超声提取的频率为100hz，超声温度80℃、超声时间10min，液料比25:1，即1g玉米芯粉末对应25ml蒸馏水。
16.作为本发明的一种优选的技术方案，步骤3中，异丙醇的质量分数为20％。
17.作为本发明的一种优选的技术方案，步骤3中，烘干的温度为55℃，烘干时间2h。
18.作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤3中，搅拌的试件为10h。
19.作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤4中，肉桂醛与酒石酸的质量比为1:1.3-1.7。
20.作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤4中，磁力搅拌器转速为220r/min，温度为30℃，时间为4h。
21.本发明的有益效果是：本发明的一种改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，采用的原材料玉米芯本身具有轻质多孔结构，且富含多糖，还含有木质素、纤维素和半纤维素等主要成分，其中含量丰富的纤维素和木质素可直接用作吸附材料。经提取多糖后得到的玉米芯提取渣的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，加入肉桂醛酒石酸改性后会引入活性较高的羟基和羧基，带负电基团与金属正电荷离子会通过形成离子对的方式结合，即选择性化学吸附。同时由于表面活性官能团数的大幅增多，进一步提高了玉米芯的吸附效果。
具体实施方式
22.本发明的一种改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，具体按照以下步骤实施：
23.步骤1，用蒸馏水洗净玉米芯后放入20℃-40℃烘箱中烘干至恒重，粉碎、过筛后得到100目-200目的玉米芯粉末；
24.步骤2，向玉米芯粉末中加入蒸馏水，进行超声提取，过滤后得到玉米芯提取渣和多糖溶液；超声提取的频率为100hz，超声温度80℃、超声时间10min，液料比25:1，即1g玉米芯粉末对应25ml蒸馏水；
25.步骤3，将玉米芯提取渣浸泡于质量分数为20％的异丙醇溶液中，搅拌10h后抽滤，再加入异丙醇和蒸馏水清洗至无色，再抽滤，然后将样品置于温度为55℃的烘箱中烘干2h；
26.步骤4，向步骤3得到的产物中倒入酒石酸与肉桂醛混合溶液，放入磁力搅拌器中于30℃下以220r/min的转速搅拌4h，使其充分反应；酒石酸与肉桂醛混合溶液中肉桂醛与酒石酸的质量比为1:1.3-1.7；
27.步骤5，过滤步骤4得到的产物，之后用蒸馏水清洗至溶液呈中性，自然风干后得到改性玉米芯吸附材料。
28.实施例1
29.本发明的一种改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，具体按照以下步骤实施：
30.步骤1，用蒸馏水洗净玉米芯后放入20℃烘箱中烘干至恒重，粉碎、过筛后得到100目的玉米芯粉末；
31.步骤2，向玉米芯粉末中加入蒸馏水，进行超声提取，过滤后得到玉米芯提取渣和
多糖溶液；超声提取的频率为100hz，超声温度80℃、超声时间10min，液料比25:1，即1g玉米芯粉末对应25ml蒸馏水；
32.步骤3，将玉米芯提取渣浸泡于质量分数为20％的异丙醇溶液中，搅拌10h后抽滤，再加入异丙醇和蒸馏水清洗至无色，再抽滤，然后将样品置于温度为55℃的烘箱中烘干2h；
33.步骤4，向步骤3得到的产物中倒入酒石酸与肉桂醛混合溶液，放入磁力搅拌器中于30℃下以220r/min的转速搅拌4h，使其充分反应；酒石酸与肉桂醛混合溶液中肉桂醛与酒石酸的质量比为1:1.3；
34.步骤5，过滤步骤4得到的产物，之后用蒸馏水清洗至溶液呈中性，自然风干后得到改性玉米芯吸附材料。
35.实施例2
36.本发明的一种改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，具体按照以下步骤实施：
37.步骤1，用蒸馏水洗净玉米芯后放入30℃烘箱中烘干至恒重，粉碎、过筛后得到150目的玉米芯粉末；
38.步骤2，向玉米芯粉末中加入蒸馏水，进行超声提取，过滤后得到玉米芯提取渣和多糖溶液；超声提取的频率为100hz，超声温度80℃、超声时间10min，液料比25:1，即1g玉米芯粉末对应25ml蒸馏水；
39.步骤3，将玉米芯提取渣浸泡于质量分数为20％的异丙醇溶液中，搅拌10h后抽滤，再加入异丙醇和蒸馏水清洗至无色，再抽滤，然后将样品置于温度为55℃的烘箱中烘干2h；
40.步骤4，向步骤3得到的产物中倒入酒石酸与肉桂醛混合溶液，放入磁力搅拌器中于30℃下以220r/min的转速搅拌4h，使其充分反应；酒石酸与肉桂醛混合溶液中肉桂醛与酒石酸的质量比为1:1.5；
41.步骤5，过滤步骤4得到的产物，之后用蒸馏水清洗至溶液呈中性，自然风干后得到改性玉米芯吸附材料。
42.实施例3
43.本发明的一种改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，具体按照以下步骤实施：
44.步骤1，用蒸馏水洗净玉米芯后放入40℃烘箱中烘干至恒重，粉碎、过筛后得到200目的玉米芯粉末；
45.步骤2，向玉米芯粉末中加入蒸馏水，进行超声提取，过滤后得到玉米芯提取渣和多糖溶液；超声提取的频率为100hz，超声温度80℃、超声时间10min，液料比25:1，即1g玉米芯粉末对应25ml蒸馏水；
46.步骤3，将玉米芯提取渣浸泡于质量分数为20％的异丙醇溶液中，搅拌10h后抽滤，再加入异丙醇和蒸馏水清洗至无色，再抽滤，然后将样品置于温度为55℃的烘箱中烘干2h；
47.步骤4，向步骤3得到的产物中倒入酒石酸与肉桂醛混合溶液，放入磁力搅拌器中于30℃下以220r/min的转速搅拌4h，使其充分反应；酒石酸与肉桂醛混合溶液中肉桂醛与酒石酸的质量比为1:1.7；
48.步骤5，过滤步骤4得到的产物，之后用蒸馏水清洗至溶液呈中性，自然风干后得到改性玉米芯吸附材料。
49.将上述改性玉米芯吸附剂按照1g：250ml的料液比加入待处理的制革废水中。
50.分别对上述实施例1～3制备的改性玉米芯吸附剂的吸附能力进行测定，分别对制革废水中的cr
6+
进行吸附处理，分别加入2ml 0.2％dpci，采用分光光度计测定制革废水中cr
6+
，并采用标准曲线法确定其质量浓度。制革废水中cr
6+
的初始浓度为10.4mg/l，分别将实施例1～3制备的改性玉米芯吸附剂投入废水池中，分别测定吸附后废水中的cr
6+
浓度，并计算其去除率，其结果如下表1所示：
51.表1改性玉米芯吸附剂对制革废水中cr
6+
离子的吸附能力
[0052][0053]
由表1可知：本发明制备的改性玉米芯吸附剂对制革废水中的cr
6+
离子有较强的吸附能力，在实施例1～3中，向制革废水中分别投入改性玉米芯吸附剂后，废水中cr
6+
的浓度低至0.08mg/l，其去除率高达99.2％；制革废水中cr
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的浓度低至0.03mg/l，其去除率高达99.7％；制革废水中cr
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的浓度低至0.05mg/l，其去除率高达99.5％。上述经改性玉米芯吸附剂吸附处理的废水中cr
6+
离子的含量均达到gb 30486-2013《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》的要求。

技术特征：
1.一种改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，用蒸馏水洗净玉米芯后放入烘箱中烘干至恒重，粉碎、过筛后得到玉米芯粉末；步骤2，向玉米芯粉末中加入蒸馏水，进行超声提取，过滤后得到玉米芯提取渣和多糖溶液；步骤3，将玉米芯提取渣浸泡于异丙醇溶液中，搅拌后抽滤，再加入异丙醇和蒸馏水清洗至无色，再抽滤，然后将样品置于烘箱干燥；步骤4，向步骤3得到的产物中倒入酒石酸与肉桂醛混合溶液，放入磁力搅拌器中恒温搅拌，使其充分反应；步骤5，过滤步骤4得到的产物，之后用蒸馏水清洗至溶液呈中性，自然风干后得到改性玉米芯吸附材料。2.根据权利要求1所述的改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，其特征在于，在所述步骤1中：烘干温度为20℃-40℃。3.根据权利要求2所述的改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，其特征在于，在所述步骤1中，过筛的目数为100目-200目。4.根据权利要求3所述的改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，其特征在于，在步骤2中，超声提取的频率为100hz，超声温度80℃、超声时间10min，液料比25:1，即1g玉米芯粉末对应25ml蒸馏水。5.根据权利要求4所述的改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，其特征在于，步骤3中，异丙醇的质量分数为20％。6.根据权利要求5所述的改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，其特征在于，步骤3中，烘干的温度为55℃，烘干时间2h。7.根据权利要求6所述的改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，其特征在于，在所述步骤3中，搅拌的试件为10h。8.根据权利要求7所述的改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，其特征在于，在所述步骤4中，肉桂醛与酒石酸的质量比为1:1.3-1.7。9.根据权利要求7所述的改性玉米芯低成本吸附制革废水中cr(vi)的方法，其特征在于，在所述步骤4中，磁力搅拌器转速为220r/min，温度为30℃，时间为4h。

技术总结
本发明公开了一种改性玉米芯低成本吸附制革废水中Cr(VI)的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，用蒸馏水洗净玉米芯后放入烘箱中烘干至恒重，粉碎、过筛后得到玉米芯粉末；步骤2，向玉米芯粉末中加入蒸馏水，进行超声提取，过滤后得到玉米芯提取渣和多糖溶液；步骤3，将玉米芯提取渣浸泡于异丙醇溶液中，搅拌后抽滤，再加入异丙醇和蒸馏水清洗至无色，再抽滤，然后将样品置于烘箱干燥；步骤4，向步骤3得到的产物中倒入酒石酸与肉桂醛混合溶液，放入磁力搅拌器中恒温搅拌，使其充分反应；步骤5，过滤步骤4得到的产物，之后用蒸馏水清洗至溶液呈中性，自然风干后得到改性玉米芯吸附材料。自然风干后得到改性玉米芯吸附材料。


技术研发人员：张小燕 王骄 贺鑫俞
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/8/5