[发明专利]一种基于表面活性剂和银纳米颗粒的染料废水净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种染料废水的净化方法，具体涉及一种基于表面活性剂和银纳米颗粒的染料废水净化方法。

背景技术

随着工业发展、城镇化提速以及人口数量的急剧增加，我国面临严重的水污染情况。其中，印染废水是处理难度较高的工业废水之一，它具有水量大、色度大、有机污染物难生化降解、水质变化大等特点，对其处理最突出的问题是色度和有害有机物的去除。

目前对染料废水的处理有物理法、化学法和生物法。这些方法各有特点和特定的适用条件。物理法通常使用吸附、絮凝、过滤、膜分离等技术，但常用吸附剂和絮凝剂费用高、不易回收，污泥量大且难以处理，会产生一定的二次污染。化学处理包括中和、电解、氧化等方法，有成本高、去除污染物不彻底等问题。生化法利用微生物降解废水中的有机物，虽然成本较低，环境污染少，但普通微生物难以去除PAV等新型化学浆料，并且对温度和pH等环境条件的苛刻要求使其适用范围较为较窄。因此操作简单、成本低廉、原料易回收、净化过程迅速对工业废水的处理非常重要。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于表面活性剂和银纳米颗粒的染料废水净化方法。本发明特别针对废水中的各种染料，采用常见的表面活性剂与少量硝酸银，经过简单操作制备得到负载有银纳米颗粒的凝胶。该凝胶与废水混合后染料被迅速吸附和降解，离心和过滤可将废水与凝胶分离，并回收表面活性剂和银纳米颗粒。该方法可高效地吸附并降解染料，操作简单，且不引入其它物质。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于表面活性剂和银纳米颗粒的染料废水净化方法，具体步骤如下：

1）取月桂酸钠加入不同浓度氯化钠溶液中，常温搅拌使其溶解，得到得到混合液中月桂酸钠为0.05mol/L，氯化钠为0.05-0.5 mol/L的溶液；

2）向上述月桂酸钠水溶液中加入硝酸银，使硝酸银浓度为0.01-0.05 mol/L，静置1小时，得到月桂酸钠凝胶；

3）向上述月桂酸钠凝胶中加入浓度为0.1mol/L的硼氢化钠溶液，使体系中硝酸银与硼氢化钠的摩尔比为1:1-1:1.5，静置1小时，待硼氢化钠溶液全部进入凝胶中，银离子被还原，反应完全后得到负载银纳米颗粒的月桂酸钠凝胶；

4）将上述凝胶加入不同的染料溶液中，充分混合，染料被吸附和降解，凝胶中的月桂酸钠与废水中的染料质量比为1:1-1.5。

所述步骤4）中染料降解完成后，还包括对凝胶和银纳米颗粒的回收操作，具体方法是：

A）对混合液进行离心和过滤，从中分离出脱水后的凝胶骨架和银纳米颗粒；

B）将被分离的凝胶分散于水中，高温下超声使其重新溶解，自然冷却静置后溶液重新胶凝。

染料废水净化完成的判断方法是：根据不同浓度染料在特定波长下吸光度的不同绘制标准曲线，测定吸附降解后溶液的吸光度，通过标准曲线计算染料残留量，从而判断染料是否除净。

所述步骤A）是指：对染料溶液处理完成后的混合液，通过离心和过滤操作，获取脱水后的月桂酸钠凝胶和银纳米颗粒。

所述步骤1）中，优选的，氯化钠钠的浓度为0.2 mol/L。

所述步骤2）中，优选的，硝酸银的浓度为0.02 mol/L。

所述步骤4）中，染料包括罗丹明B、亚甲基蓝、铬天青S、甲基橙。

本发明的工作原理：

本发明选用表面活性剂月桂酸钠作为凝胶剂，加入氯化钠和硝酸银通过自组装形成凝胶。银离子被固定在凝胶骨架上，引入还原剂后被原位还原，生成纳米尺度的银颗粒，形成纳米颗粒掺杂的混合水凝胶。

1）两亲分子月桂酸钠与染料分子之间有亲/疏水、氢键、静电等非共价作用；

2）凝胶具有纤维交联构成的三维网络状微观结构，巨大的表面积使其对染料分子产生高效的吸附作用；

3）由于表面活性剂的保护作用，银离子被还原为尺寸非常小的纳米颗粒；

4）经凝胶负载的银纳米颗粒催化，被吸附的染料降解为CO₂、H₂O等小分子；

5）吸附后的混合液离心过滤即可达到凝胶与水溶液分离的目的。