本發(fā)明屬于化工合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑的制備方法、制備系統(tǒng)、應(yīng)用及再生方法。
背景技術(shù)：
每年都有大量的來自印染、造紙、塑料、皮革、食品和礦物加工工業(yè)等領(lǐng)域的染料廢水排放到水體中去，由于這種類型的廢水具有高濃度、顏色深、成分復(fù)雜等特征，不僅造成視覺上的污染，還會(huì)干擾水體中的生物過程，所以會(huì)造成嚴(yán)重的水體污染的問題。因此，從水體中去除染料具有重大的環(huán)境和技術(shù)重要性。
目前常用的染料廢水處理方法有吸附法、膜技術(shù)，生物預(yù)處理法，氧化法，活性污泥法等。但是這些方法還存在著一些缺點(diǎn)，如：耗時(shí)長，成本高，操作復(fù)雜等。而吸附法由于具有操作簡單、能耗低、成本低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是去除該類污染物的有效方法。在眾多的吸附劑中，活性炭的比表面積和吸附量均較大，是理想的吸附材料。但是活性炭價(jià)格比較貴，且不易再生或是再生后的吸附性能大大降低，限制了它廣泛的使用。因此研制開發(fā)價(jià)格低廉、制備簡單、去除率高、可再生的吸附劑成為研究的熱點(diǎn)。
目前吸附劑所存在的問題有吸附性差、成本高、再生困難，不易多次循環(huán)使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑的制備方法、制備系統(tǒng)、應(yīng)用及再生方法，其吸附性優(yōu)異、成本低、可再生。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
A、將高錳酸鉀與還原劑加入到水中，進(jìn)行攪拌混合，得到新生態(tài)二氧化錳溶膠；
B、在0-100℃條件下，將吡咯單體加入到步驟A中得到的新生態(tài)二氧化錳溶膠中，充分?jǐn)嚢?，再加入氧化劑使新生態(tài)二氧化錳與吡咯單體發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，最后抽濾干燥得到聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑。
進(jìn)一步，在步驟A中，所述還原劑為硫酸錳、硫代硫酸鈉中的一種或幾種，所述高錳酸鉀與還原劑的質(zhì)量比為1：(0.1-10)。
進(jìn)一步，在步驟A中，所述攪拌時(shí)間控制在1-24h，溫度控制在0-100℃。
進(jìn)一步，在步驟B中，所述攪拌時(shí)間為0.5-2h，所述新生態(tài)二氧化錳與吡咯單體的摩爾比為1：(0.001-100)，所述氧化劑與吡咯單體的摩爾比為1：(0.1-100)。
進(jìn)一步，所述氧化劑為氯化鐵。
進(jìn)一步，在步驟B中，所述反應(yīng)溫度控制在-10-100℃，反應(yīng)時(shí)間為12-48h。
一種如上述制備方法制備的聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑在染料廢水中的應(yīng)用。
一種染料廢水的處理方法，將聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑的制備方法制備得到的吸附劑加入到染料廢水中，其具體處理方法步驟為：將所述聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑用酸或堿浸泡0.1-3h，然后加入染料廢水中，攪拌0.1-3h，加入吸附劑量為污水重量的0.1-1％，吸附后將吸附劑與染料廢水分離后再生，所用酸為0.1-0.5mol/L的醋酸，所用堿為1-2mol/L的氫氧化鉀。
進(jìn)一步，一種聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑的處理方法，還包括吸附后的吸附劑再生步驟：將吸附后的吸附劑用0.1-10mol/L的酸、堿或是兩者并用浸泡0.1-3h實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生。
一種聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑的制備系統(tǒng)，包括第一儲(chǔ)料罐、第一水罐、第二儲(chǔ)料罐、第一投料罐、第二投料罐、反應(yīng)罐、第三投料罐、第四投料罐、第三儲(chǔ)料罐、第二水罐、抽濾器、干燥器、產(chǎn)品收集罐、廢水收集罐；
所述第一儲(chǔ)料罐出料口、第一水罐出水口分別通過管道與所述第一投料罐加料口相連通，所述第一水罐出水口、第二儲(chǔ)料罐出料口分別通過管道與所述第二投料罐加料口相連通，所述第一投料罐出料口、第二投料罐出料口分別通過管道與所述反應(yīng)罐進(jìn)料口相連通；
所述反應(yīng)罐進(jìn)料口通過管道分別與所述第三投料罐出料口、第四投料罐出料口相連通，所述反應(yīng)罐出料口通過管道與所述抽濾器進(jìn)料口相連通，所述第四投料罐加料口通過管道分別與所述第三儲(chǔ)料罐出料口、第二水罐出水口相連通；
所述抽濾器上設(shè)有出料口、廢水排放口，所述抽濾器出料口通過管道與所述干燥器進(jìn)料口相連通，所述抽濾器廢水排放口通過管道與所述廢水收集罐進(jìn)水口相連通，所述干燥器出料口通過管道與所述產(chǎn)品收集罐進(jìn)料口相連通。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳得到聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑，其制備方法簡單，得到的吸附劑吸附性好，可再生，可循環(huán)使用，投加量少，吸附時(shí)間多，制備系統(tǒng)能有效的制備得到吸附性好、可再生的吸附劑，適合工業(yè)化生產(chǎn)和使用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明制備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
1、第一儲(chǔ)料罐、2、第一水罐、3、第二儲(chǔ)料罐、4、第一投料罐、5、第二投料罐、6、反應(yīng)罐、7、第三投料罐、8、第四投料罐、9、第三儲(chǔ)料罐、10、第二水罐、11、抽濾器、12、干燥器、13、產(chǎn)品收集罐、14、廢水收集罐
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
制備
A、分別取0.363g高錳酸鉀和0.453g硫酸錳溶于100mL水中配置成高錳酸鉀與硫酸錳溶液，然后將高錳酸鉀溶液緩慢的加入到硫酸錳溶液中，加入完成后攪拌1h，保持溶液溫度為25℃，得到新生態(tài)二氧化錳溶膠。
B、在25℃的條件下，將0.5mL的吡咯單體逐滴加入到新生態(tài)二氧化錳溶膠中，充分?jǐn)嚢?.5h，然后再加入50mL,2mol/L的氯化鐵溶液使新生態(tài)二氧化錳與吡咯單體發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，隨后靜置反應(yīng)24h，最后抽濾干燥得到聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑。
應(yīng)用
C、將制備好的聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑用于吸附溶液中的陰離子染料酸性紅G，在避光的條件下加入初始濃度為400mg/L的酸性紅G溶液100mL，同時(shí)測定溶液的吸光度，再加入預(yù)先0.1mol/L的醋酸處理過的吸附劑0.2g，機(jī)械攪拌0.5h，離心測定上層溶液的吸光度，可以得到該吸附劑對(duì)酸性紅G的吸附率可達(dá)87％以上。
再生方法及再生性能測定：
D、將吸附了酸性紅G的吸附劑先用6mol/L氫氧化鈉溶液浸泡0.3h，再用1mol/L的硝酸溶液浸泡0.3h，即可實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生。按照同樣的方法，使用再生后的吸附劑再次吸附溶液中的酸性紅G，在避光的條件下加入初始濃度為400mg/L的酸性紅G溶液100mL，同時(shí)測定溶液的吸光度，再加入預(yù)先酸處理過的吸附劑0.2g，機(jī)械攪拌0.5h，離心測定上層溶液的吸光度，可以得到該吸附劑對(duì)酸性紅G的吸附率可達(dá)87％以上，經(jīng)過十次吸附和再生循環(huán)以后，吸附劑對(duì)于酸性紅G的吸附率仍然達(dá)到86.5％以上。
實(shí)施例2：
制備：
A、分別取0.54g高錳酸鉀和0.87g的硫代硫酸鈉溶液溶于100mL水中配置成高錳酸鉀和硫代硫酸鈉溶液，然后將高錳酸鉀溶液緩慢的加入到硫代硫酸鈉溶液中，加入完成后攪拌8h，保持溶液溫度為80℃，得到新生態(tài)二氧化錳溶膠。
B、在80℃的條件下，將2mL的吡咯單體逐滴加入到新生態(tài)二氧化錳溶膠中，充分?jǐn)嚢?h，然后加入200mL,2mol/L的氯化鐵溶液使新生態(tài)二氧化錳與吡咯單體發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，隨后靜置12h，最后抽濾干燥得到聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑。
應(yīng)用
C、將制備好的聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑吸附溶液中的陽離子染料亞甲基藍(lán)，在避光的條件下加入初始濃度為400mg/L的亞甲基藍(lán)溶液100mL，同時(shí)測定溶液的吸光度，加入預(yù)先1mol/L的氫氧化鉀處理過的吸附劑0.5g，機(jī)械攪拌1h，離心測定上層溶液的吸光度，可以得到該吸附劑對(duì)酸性紅G的吸附去除率可達(dá)90％以上。
再生方法及再生性能測定
D、將吸附了亞甲基藍(lán)的吸附劑先用10mol/L鹽酸溶液浸泡0.5h，再用2mol/L的氨水溶液浸泡0.5h，即可實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生。按照同樣的方法，使用再生后的吸附劑吸附溶液中亞甲基藍(lán)，在避光的條件下加入初始濃度為400mg/L的亞甲基藍(lán)溶液100mL，同時(shí)測定溶液的吸光度，加入預(yù)先堿處理過的吸附劑0.5g，機(jī)械攪拌1h，離心測定上層溶液的吸光度，可以得到該吸附劑對(duì)酸性紅G的吸附去除率可達(dá)90％以上，經(jīng)過十次吸附和再生循環(huán)以后，吸附劑對(duì)于亞甲基藍(lán)的吸附率仍然達(dá)到90％以上。
實(shí)施例3
制備：
A、分別取0.8g高錳酸鉀和0.3g的硫代硫酸鈉溶液溶于100mL水中配置成高錳酸鉀和硫代硫酸鈉溶液，然后將高錳酸鉀溶液緩慢的加入到硫代硫酸鈉溶液中，加入完成后攪拌2h，保持溶液溫度為50℃，得到新生態(tài)二氧化錳溶膠。
B、在50℃的條件下，將1mL的吡咯單體逐滴加入到新生態(tài)二氧化錳溶膠中，充分?jǐn)嚢?h，然后加入100mL,2mol/L的氯化鐵溶液使新生態(tài)二氧化錳與吡咯單體發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，隨后靜置12h，最后抽濾干燥得到聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑。
應(yīng)用
C、將制備好的聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑吸附溶液中的陽離子染料亞甲基藍(lán)，在避光的條件下加入初始濃度為400mg/L的亞甲基藍(lán)溶液100mL，同時(shí)測定溶液的吸光度，加入預(yù)先2mol/L的氫氧化鉀處理過的吸附劑0.3g，機(jī)械攪拌1h，離心測定上層溶液的吸光度，可以得到該吸附劑對(duì)酸性紅G的吸附去除率可達(dá)87％以上。
再生方法及再生性能測定
D、將吸附了亞甲基藍(lán)的吸附劑先用8mol/L鹽酸溶液浸泡0.5h，再用1mol/L的氨水溶液浸泡0.5h，即可實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生。按照同樣的方法，使用再生后的吸附劑吸附溶液中亞甲基藍(lán)，在避光的條件下加入初始濃度為400mg/L的亞甲基藍(lán)溶液100mL，同時(shí)測定溶液的吸光度，加入預(yù)先堿處理過的吸附劑0.3g，機(jī)械攪拌1h，離心測定上層溶液的吸光度，可以得到該吸附劑對(duì)酸性紅G的吸附去除率可達(dá)87％以上，經(jīng)過十次吸附和再生循環(huán)以后，吸附劑對(duì)于亞甲基藍(lán)的吸附率仍然達(dá)到86.5％以上。
如圖1所示一種聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑的制備系統(tǒng)，包括第一儲(chǔ)料罐1、第一水罐2、第二儲(chǔ)料罐3、第一投料罐4、第二投料罐5、反應(yīng)罐6、第三投料罐7、第四投料罐8、第三儲(chǔ)料罐9、第二水罐10、抽濾器11、干燥器12、產(chǎn)品收集罐13、廢水收集罐14，本系統(tǒng)中全部管道上均設(shè)有可控制漿料或水流量的調(diào)節(jié)閥門，有效的控制漿料與水的流量，可保護(hù)相應(yīng)的設(shè)備及管道；所述第一儲(chǔ)料罐1內(nèi)盛有高錳酸鉀通過與第一水罐2里的水在第一投料罐4中進(jìn)行混合，得到高錳酸鉀溶液，所述第一水罐2里的水與第二儲(chǔ)料罐3內(nèi)的還原劑在第二投料罐5進(jìn)行混合，得到還原劑溶液，所述第一投料罐4內(nèi)的高錳酸鉀溶液與第二投料罐5內(nèi)的還原劑溶液一起加入到反應(yīng)罐6中，得到新生態(tài)二氧化錳，所述第三儲(chǔ)料罐9內(nèi)的氧化劑與第二水罐10內(nèi)的水通過在所述第四投料罐8內(nèi)進(jìn)行混合，得到氧化劑溶液，并與第三投料罐7內(nèi)的吡咯單體一起加入到反應(yīng)罐中，充分?jǐn)嚢璨⑴c新生態(tài)二氧化錳進(jìn)行氧化聚合反應(yīng)，得到聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑混合液；將得到的聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑混合液加入到所述抽濾器11中，抽濾器11的出料口處設(shè)有過濾網(wǎng)，可防止得到的聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑進(jìn)入廢水收集罐14中，造成原料的浪費(fèi)，并在所述干燥器12中進(jìn)行干燥，可選用噴霧干燥器，最后在產(chǎn)品收集罐13中得到聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑，抽濾器11中抽濾得到的廢水通過廢水排放口排入到廢水收集罐14中進(jìn)行再生處理。
本聚吡咯復(fù)合新生態(tài)二氧化錳吸附劑的制備系統(tǒng)能有效的制備得到吸附性好、可再生的吸附劑。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。