專利名稱：一種磁性明膠微球的制備及其對陰離子染料的去除方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境技術領域，涉及一種磁性明膠微球的制備及其對印染廢水中陰離子染料的去除方法。
背景技術：
染料作為一種化工原料，被廣泛應用于紡織、造紙等各個行業(yè)，隨之產生大量的染料廢水。一方面造成資源浪費，另一方面給環(huán)境造成巨大危害。染料廢水有如下特征(1) 染料在水中溶解度高，一旦排入江河則很難再加以分離；(2)色度高，即使?jié)舛葹閘mg/kg也可以被肉眼觀察到，而且影響水生物的光合作用；(3)高毒性，目前被廣泛使用的主要為偶氮類染料，水源一旦被污染不可再作為人和家畜的飲用水；(4)難降解，在日常條件下如 日照、加熱、氧化都很難使其分解。因此，染料廢水的高效處理對環(huán)境保護具有重要的意義。目前，主要采用吸附法處理染料廢水。作為吸附劑的物質有活性炭、樹脂、天然礦物、廢棄物等，但活性炭和樹脂成本較高，天然礦物和廢棄物生物降解性差，且處理廢水之后不易分離。而明膠來源廣泛，成本較低，且生物活性高，利用其制備的微球比表面積大，投放量小，吸附效率高。加上包埋在其中的磁粉在磁場下賦予該吸附劑分離功能，易于回收，避免造成二次污染，符合當今世界綠色化學的發(fā)展要求。但是，在磁性明膠微球的制備方法上存在成本高、磁粉難分散、乳化劑用量大等缺陷。

發(fā)明內容
為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種磁性明膠微球的制備及其對陰離子染料的去除方法，過程簡單，操作方便，克服了現(xiàn)有吸附劑制作成本高、投加量大、難生物降解、難分離的問題。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種磁性明膠微球的制備方法，包括以下步驟，第一步，將明膠溶于水中得到質量濃度為20% 40%的明膠溶液，然后按磁粉 明膠=1 O 幻的質量比將磁粉加入到明膠溶液中，超聲分散5 IOmin ；第二步，在氮氣保護下，將第一步中分散有磁粉的明膠溶液按明膠溶液液體石蠟=1 (3 6)的體積比加入到液體石蠟與乳化劑的混合溶液中，其中乳化劑與液體石蠟的體積比為1 (40 100)，在60士 10°C下乳化15 30min ；第三步，冰浴降溫至0 4°C，5 IOmin后按交聯(lián)劑明膠=1 G 7)的質量比將交聯(lián)劑加入到第二步的乳液中，反應2 池；第四步，將第三步的產物用丙酮和異丙醇交替洗滌，直至液體石蠟被洗凈；第五步，用磁鐵進行分離，最后將分離后的產物放入40 60°C的烘箱中干燥，即可得到磁性明膠微球。所述的明膠的分子量為40000 70000。
所用磁粉為粒徑為10 30nm，比表面積為60 100m2/g的!^e3O4磁粉。所述乳化劑為Span-系乳化劑。所述交聯(lián)劑為質量分數(shù)50%的戊二醛溶液。本發(fā)明還提出了通過上述方法制得的磁性明膠微球對印染廢水中陰離子染料的去除方法，包括以下步驟第一步，將所要處理的印染廢水的pH值調配至2 8 ；第二步，按照每升印染廢水0. 1 0.5g磁性明膠微球的投放量，將磁性明膠微球加入到印染廢水中；第三步，在20 40°C下反應20 120min后，采用外置磁場進行固液分離。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是(1)成本低，吸附效率高據(jù)資料顯示，制革過程中只有20%的原料皮轉變?yōu)楦铮?其余動物的毛、皮邊、片皮、修邊皮和革的遺棄物等，均屬于制革廢棄物。然而將這些制革廢棄物回收，從中提取膠原，既解決了環(huán)境污染問題，又擴大了明膠來源，明膠成本自然降低。 明膠是膠原的水解產物，具有大量的極性基團，能夠與染料分子以離子鍵、氫鍵以及范德華力結合。所以磁性明膠微球對染料具有較強吸附作用。(2)操作簡單，吸附后易于分離回收本發(fā)明中，吸附后的吸附劑可通過外置磁場進行固液分離，可以回收再利用。整個過程簡單、快速、高效，而且在使用過程中節(jié)約用水， 減少廢水的排放，有利于節(jié)能減排。(3)吸附劑環(huán)境友好，應用前景廣泛本發(fā)明所制備的吸附劑的主體材料為明膠， 屬于天然高分子材料，是完全脫離石油資源的一類可再生資源。吸附劑制備方法簡單易行， 適合進行大規(guī)模的工業(yè)生產，應用前景廣泛。
具體實施例方式下面結合具體實施例來進一步說明本發(fā)明。制備實施例一一種磁性明膠微球的制備方法，包括以下步驟，第一步，將明膠溶于水中得到質量濃度為20%的明膠溶液30ml，然后按磁粉明膠=1 2的質量比將磁粉加入到明膠溶液中，超聲分散5min;第二步，在氮氣保護下，將第一步中分散有磁粉的明膠溶液加入到90ml液體石蠟與乳化劑的混合溶液中，其中乳化劑與液體石蠟的體積比為1 40，在60士 10°C下乳化 30min ；第三步，冰浴降溫至0°C，5min后按交聯(lián)劑明膠=1 4的質量比將交聯(lián)劑加入到第二步的乳液中，反應池；第四步，將第三步的產物用丙酮和異丙醇交替洗滌，直至液體石蠟被洗凈；第五步，用磁鐵進行分離，最后將分離后的產物放入40°C的烘箱中干燥，即可得到磁性明膠微球。制備實施例二一種磁性明膠微球的制備方法，包括以下步驟，第一步，將明膠溶于水中得到質量濃度為40%的明膠溶液30ml，然后按磁粉明膠=1 5的質量比將磁粉加入到明膠溶液中，超聲分散IOmin ；第二步，在氮氣保護下，將第一步中分散有磁粉的明膠溶液加入到180ml液體石蠟與乳化劑的混合溶液中，其中乳化劑與液體石蠟的體積比為1 100，在60士 10°C下乳化 15min ；第三步，冰浴降溫至4°C，IOmin后按交聯(lián)劑明膠=1 7的質量比將交聯(lián)劑加入到第二步的乳液中，反應池；第四步，將第三步的產物用丙酮和異丙醇交替洗滌，直至液體石蠟被洗凈；第五步，用磁鐵進行分離，最后將分離后的產物放入60°C的烘箱中干燥，即可得到磁性明膠微球。制備實施例三一種磁性明膠微球的制備方法，包括以下步驟，第一步，將明膠溶于水中得到質量濃度為30%的明膠溶液30ml，然后按磁粉明膠=1 4的質量比將磁粉加入到明膠溶液中，超聲分散7min;第二步，在氮氣保護下，將第一步中分散有磁粉的明膠溶液加入到120ml液體石蠟與乳化劑的混合溶液中，其中乳化劑與液體石蠟的體積比為1 50，在60士 10°C下乳化 20min ；第三步，冰浴降溫至2°C，7min后按交聯(lián)劑明膠=1 5的質量比將交聯(lián)劑加入到第二步的乳液中，反應池；第四步，將第三步的產物用丙酮和異丙醇交替洗滌，直至液體石蠟被洗凈；第五步，用磁鐵進行分離，最后將分離后的產物放入50°C的烘箱中干燥，即可得到磁性明膠微球。在上述的實施例中，所述的明膠的分子量最好在40000 70000之間，所用的磁粉可選用粒徑為10 30nm，比表面積為60 100m2/g的狗304磁粉。乳化劑選用Span-系乳化劑，交聯(lián)劑選用質量分數(shù)50%的戊二醛溶液。本發(fā)明還提出了通過上述方法制得的磁性明膠微球對印染廢水中陰離子染料的去除方法，通過下面的實施例具體說明。應用實施例一配制濃度為0. 3g/L的酸性紅模擬廢水，調廢水的pH為2，在IL酸性紅模擬廢水中加入0. 5g所制備的磁性明膠微球，在20°C下攪拌20min使固液充分接觸，利用外置磁場進行固液分離。經(jīng)檢測，分離后溶液中酸性紅的去除率達99%。應用實施例二配制濃度為0. 2g/L的直接橙S模擬廢水，調廢水的pH為6，在IL直接橙S模擬廢水中加入0. 3g所制備的磁性明膠微球，在30°C下攪拌60min使固液充分接觸，利用外置磁場進行固液分離。經(jīng)檢測，分離后溶液中直接橙S的去除率達95%。應用實施例三配制濃度為0. lg/L的活性染料模擬廢水，調廢水的pH為8，在IL活性染料模擬廢水中加入0. Ig所制備的磁性明膠微球，在40°C下攪拌120min使固液充分接觸，利用外置磁場進行固液分離。經(jīng)檢測，分離后溶液中活性染料的去除率達91%。上述實施例中將調配印染廢水的pH值，具體是通過滴加體積分數(shù)為50%的鹽酸
5溶液和質量濃度為5g/L的碳酸鈉來實現(xiàn)。所述的外置磁場為電磁鐵產生的磁場。
由以上實施例可看出，該磁性明膠微球作為吸附劑處理印染廢水中的陰離子染料，投放量小，吸附效率高，且吸附后易于分離回收，環(huán)境友好。
權利要求
1.一種磁性明膠微球的制備方法，包括以下步驟，第一步，將明膠溶于水中得到質量濃度為20% 40%的明膠溶液，然后按磁粉明膠 =1 O 5)的質量比將磁粉加入到明膠溶液中，超聲分散5 IOmin ；第二步，在氮氣保護下，將第一步中分散有磁粉的明膠溶液按明膠溶液液體石蠟= 1 (3 6)的體積比加入到液體石蠟與乳化劑的混合溶液中，其中乳化劑與液體石蠟的體積比為1 (40 100)，在60士 10°C下乳化15 30min ；第三步，冰浴降溫至0 4°C，5 IOmin后按交聯(lián)劑明膠=1 G 7)的質量比將交聯(lián)劑加入到第二步的乳液中，反應2 池；第四步，將第三步的產物用丙酮和異丙醇交替洗滌，直至液體石蠟被洗凈；第五步，用磁鐵進行分離，最后將分離后的產物放入40 60°C的烘箱中干燥，即可得到磁性明膠微球。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁性明膠微球的制備方法，其特征在于，所述的明膠的分子量為 40000 70000。
3.根據(jù)權利要求1所述的磁性明膠微球的制備方法，其特征在于，所用磁粉為粒徑為 10 30nm,比表面積為60 100m2/g的Fe3O4磁粉。
4.根據(jù)權利要求1所述的磁性明膠微球的制備方法，其特征在于，所述乳化劑為 Span-系乳化劑。
5.根據(jù)權利要求1所述的磁性明膠微球的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑為質量分數(shù)50%的戊二醛溶液。
6.利用權利要求1所制得的磁性明膠微球對印染廢水中陰離子染料的去除方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，將所要處理的印染廢水的PH值調配至2 8 ；第二步，按照每升印染廢水0. 1 0. 5g磁性明膠微球的投放量，將磁性明膠微球加入到印染廢水中；第三步，在20 40°C下反應20 120min后，采用外置磁場進行固液分離。
7.根據(jù)權利要求6所述的磁性明膠微球對印染廢水中陰離子染料的去除方法，其特征在于，所述將印染廢水的PH值調配至2 8，具體是通過滴加體積分數(shù)為50%的鹽酸溶液和質量濃度為5g/L的碳酸鈉溶液來實現(xiàn)。
8.根據(jù)權利要求6所述的磁性明膠微球對印染廢水中陰離子染料的去除方法，其特征在于，所述的外置磁場為電磁鐵產生的磁場。
全文摘要
本發(fā)明為一種磁性明膠微球的制備方法，包括以下步驟首先，將磁粉加入到明膠溶液中，超聲分散；其次，在氮氣保護下，將分散有磁粉的明膠溶液加入到液體石蠟與乳化劑的混合溶液中，在60±10℃下乳化；接著，冰浴降溫后將交聯(lián)劑加入到上一步的乳液中反應；然后，將上一步的產物用丙酮和異丙醇交替洗滌，直至液體石蠟被洗凈；最后，用磁鐵進行分離，將分離后的產物放入烘箱中干燥，即可得到磁性明膠微球；本發(fā)明還提出了通過上述方法制得的磁性明膠微球對印染廢水中陰離子染料的去除方法，包括以下步驟首先，將所要處理的印染廢水的pH值調配至2～8；其次，將磁性明膠微球加入到印染廢水中；最后，在20～40℃下反應后，采用外置磁場進行固液分離。
文檔編號B01J20/26GK102151556SQ20111003187
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月29日 優(yōu)先權日2011年1月29日
發(fā)明者強濤濤, 王學川, 賀寶元, 郝曉麗 申請人:陜西科技大學