本发明涉及一种含铬废水处理技术领域，具体是一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法。
背景技术：
冶金、化工、电镀、制铬、颜料等行业都会产生大量含铬废水，铬的存在形式通常为cr（iii）和cr（vi）两种，其中cr（vi）是强致癌物质，对生物体有很大的危害。目前国内外常见的含铬废水的处理方法有吸附法、还原沉淀法、电离法、离子交换法、膜分离法和生物法等。其中吸附法具有效率高、操作简便、能耗低、无二次污染、投资费用低等优点，被认为是去除水中重金属最具前景的方法。
活性炭是吸附法中最常见的吸附剂，但由于生产成本高，再生难度较大，其应用受到一定限制。近年来，生物质材料作为废水处理的吸附剂，来源广泛、成本低廉，已经逐渐成为研究热点。菱角壳占菱角总质量的25%左右，而且富含木质素、纤维素和半纤维素，但菱角壳大多不被使用，基本都被丢弃，现阶段也只是作为饲料、燃料来使用，浪费了资源的同时，还污染了环境。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法，分析处理方法包括有菱角壳预处理、试剂制备、铬标准曲线分析、吸附率实验、对比实验和改性菱角壳吸附率对比，菱角壳预处理按照顺序依次分为菱角壳清洗煮沸、菱角壳剥离洗净、碾碎烘干筛分、纯水浸泡、干燥和储存，试剂制备分别包括有（1 1）硫酸制备、（1 1）磷酸制备、显示剂（i）制备和模拟含cr（vi）水样制备，铬标准曲线分析按照顺序依次分为配制不同浓度的铬标准溶液和测得吸光度，吸附率实验按照顺序依次分为菱角壳与含铬废水混合震荡过滤和测定滤液吸光度，对比实验对比活性炭和经过预处理的菱角壳在相同条件下对含铬废水的吸附率，改性菱角壳吸附率对比依次分为菱角壳改性和测定改性菱角壳吸附率。
作为本发明进一步的方案：菱角壳清洗煮沸的时间为15min；菱角壳剥离洗净采用蒸馏水洗净表面残渣；碾碎烘干筛分采用10目筛；纯水浸泡时间为24h，去除细小颗粒及可溶性物质；干燥在105℃烘干箱内干燥3h；储存为放入干燥器中备用。
作为本发明再进一步的方案：（1 1）硫酸制备：将硫酸缓慢倒入等体积的水中，同时不断搅拌，防止暴沸；（1 1）磷酸制备：将磷酸倒入等体积的水中，混合均匀；显示剂（i）制备：称取0.2g二苯氨基脲粉末，加入含有50ml丙酮的烧杯中，搅拌充分溶解后转移至100ml容量瓶中，定容，贮存于棕色试剂瓶中，置于冰箱中备用；模拟含cr（vi）水样制备：用电子天平称取120℃下干燥2h的重铬酸钾0.2829g加入适量蒸馏水，搅拌至完全溶解，转移至1000ml容量瓶，加水稀释至刻度线，摇匀，配制成浓度为100mg/l的cr（vi）标准储备液。
作为本发明再进一步的方案：配制不同浓度的铬标准溶液：取9只50ml比色管，分别加入0ml、0.20ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、4.00ml、6.00ml、8.00ml、10.00ml浓度为5mg/l的铬标准溶液，加水至刻度线，稀释成0mg/l、0.02mg/l、0.05mg/l、0.10mg/l、0.2mg/l、0.4mg/l、0.6mg/l、0.8mg/l、1.0mg/l的溶液，加入0.5ml（1 1）硫酸和0.5ml（1 1）磷酸，盖上玻璃塞，摇匀，再加入2ml显色剂（i），摇匀；测得吸光度：运用二苯碳酰二肼分光光度法，5-10min后于540nm波长下进行吸光度的测定，以纯水做参比，进行空白校正，得到吸光度a。
作为本发明再进一步的方案：菱角壳与含铬废水混合震荡过滤：称取一定量经预处理的菱角壳，分别加至50ml浓度为5mg/l、10mg/l、20mg/l、40mg/l、60mg/l的含铬废水中，设定投加量为4g/l、8g/l、12g/l、16g/l，震荡30min后过滤；测定滤液吸光度：用移液管分别移取10ml、5ml、2.5ml、1.25ml、0.83ml滤液至50ml比色管，测定吸光度，计算吸附率。
作为本发明再进一步的方案：对比实验：用标准液配制初始浓度为10mg/l的含cr（vi）废水，用硝酸和氢氧化钠调节ph至2，将活性炭和经过预处理的菱角壳分别以16g/l的投加量加入50ml废水中，设定温度为35℃，采用恒温震荡器恒温震荡90min，过滤，用移液管移取5ml滤液于50ml比色管，进行吸光度的测定。
作为本发明再进一步的方案：菱角壳改性：称取2.5g经预处理的菱角壳于微波炉中，选用微波功率为280w、560w、700w，微波时间为30s、60s、120s、180s的改性条件对菱角壳进行改性，改性完成后放入干燥器中备用；测定改性菱角壳吸附率：分别称取0.6g未改性及微波改性的菱角壳，加入50ml、浓度为10mg/l的含cr（vi）废水，置于转速为120r/min的恒温震荡器中，设置温度为20℃，震荡30min，吸附完成后，过滤，用移液管移取5ml滤液于50ml比色管，加纯水稀释至50ml刻度线，进行吸光度的测定，计算吸附率，再分别以16g/l的投加量称取活性炭以及在微波功率为700w，微波改性时间为120s条件下改性的菱角壳，加入50ml，ph为2，浓度为10mg/l的含cr（vi）废水，在35℃下震荡90min，震荡完毕后，过滤，移取5ml滤液，于540nm波长下测定吸光度，计算吸附率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、菱角壳对含铬废水中的cr（vi）有一定的吸附作用，当含铬废水浓度为5mg/l，菱角壳投加量为16g/l时，菱角壳的吸附率最高，在含铬废水浓度为10mg/l、投加量为16g/l、ph=2、温度为35℃、吸附时间为90min的条件下，菱角壳与活性炭对cr（vi）的吸附效果都十分理想，且微波改性后的菱角壳更有利于对含铬废水的吸附作用；
2、在一定程度上，菱角壳可以替代活性炭对含铬废水进行吸附处理，菱角壳资源丰富，来源广泛，使用成本低；
3、菱角壳对于重金属废水处理研究起着重要的意义，不但能节约资源，而且减少了丢弃对环境造成的污染。
附图说明
图1为一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法的铬标准曲线图。
图2为一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法中废水初始浓度及投加量对吸附率影响的数据图。
图3为一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法中未改性菱角壳与活性炭吸附率对比的数据图。
图4为一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法中改性菱角壳与未改性菱角壳吸附率对比的数据图。
图5为一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法中改性菱角壳与活性炭吸附率对比的数据图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法，分析处理方法包括有菱角壳预处理、试剂制备、铬标准曲线分析、吸附率实验、对比实验和改性菱角壳吸附率对比。
本发明实施例1中，菱角壳预处理按照顺序依次分为菱角壳（湖北吾艾玲商贸有限公司）清洗煮沸、菱角壳剥离洗净、碾碎烘干筛分、纯水浸泡、干燥和储存，菱角壳清洗煮沸的时间为15min；菱角壳剥离洗净采用蒸馏水洗净表面残渣；碾碎烘干筛分采用10目筛；纯水浸泡时间为24h，去除细小颗粒及可溶性物质；干燥在105℃烘干箱（上海森信实验仪器有限公司）内干燥3h；储存为放入干燥器中备用。
本发明实施例2中，试剂制备分别包括有（1 1）硫酸制备、（1 1）磷酸制备、显示剂（i）制备和模拟含cr（vi）水样制备，（1 1）硫酸制备：将硫酸（上海凌峰化学试剂有限公司）缓慢倒入等体积的水中，同时不断搅拌，防止暴沸；（1 1）磷酸制备：将磷酸（上海凌峰化学试剂有限公司）倒入等体积的水中，混合均匀；显示剂（i）制备：称取0.2g二苯氨基脲（上海三爱思试剂有限公司）粉末，加入含有50ml丙酮（国药集团化学试剂有限公司）的烧杯中，搅拌充分溶解后转移至100ml容量瓶中，定容，贮存于棕色试剂瓶中，置于冰箱中备用；模拟含cr（vi）水样制备：用电子天平称取120℃下干燥2h的重铬酸钾（无锡海硕生物有限公司）0.2829g加入适量蒸馏水，搅拌至完全溶解，转移至1000ml容量瓶，加水稀释至刻度线，摇匀，配制成浓度为100mg/l的cr（vi）标准储备液；实验所需不同浓度的含cr（vi）废水均由该标准液稀释而成。
本发明实施例3中，铬标准曲线分析按照顺序依次分为配制不同浓度的铬标准溶液和测得吸光度，配制不同浓度的铬标准溶液：取9只50ml比色管，分别加入0ml、0.20ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、4.00ml、6.00ml、8.00ml、10.00ml铬标准溶液，加水至刻度线，稀释成0mg/l、0.02mg/l、0.05mg/l、0.10mg/l、0.2mg/l、0.4mg/l、0.6mg/l、0.8mg/l、1.0mg/l的溶液，加入0.5ml（1 1）硫酸和0.5ml（1 1）磷酸，盖上玻璃塞，摇匀，再加入2ml显色剂（i），摇匀；测得吸光度：运用二苯碳酰二肼分光光度法，5-10min后于540nm波长下进行吸光度的测定，以纯水做参比，进行空白校正，通过紫外分光光度（型号为uv-1800pc）得到吸光度a，如图1所示，根据铬标准曲线可得铬浓度与吸光度的线性方程为：y=0.6472x 0.0037，相关系数r2=0.9998，相关性较好。
本发明实施例4中，吸附率实验按照顺序依次分为菱角壳与含铬废水混合震荡过滤和测定滤液吸光度，菱角壳与含铬废水混合震荡过滤：称取一定量经预处理的菱角壳，分别加至50ml浓度为5mg/l、10mg/l、20mg/l、40mg/l、60mg/l的含铬废水中，设定投加量为4g/l、8g/l、12g/l、16g/l，震荡30min后过滤；测定滤液吸光度：用移液管分别移取10ml、5ml、2.5ml、1.25ml、0.83ml滤液至50ml比色管，通过紫外分光光度（型号为uv-1800pc）测定吸光度，计算吸附率，如图2所示，菱角壳对含cr（vi）废水中cr（vi）的吸附率随投加量的增加而增加，随废水浓度的增大而降低，当投加量为16g/l，废水浓度为5mg/l时，菱角壳对cr（vi）的吸附率达到最大值，当含铬废水浓度过大时，菱角壳对cr（vi）的吸附达到饱和，吸附率逐渐趋于稳定。
本发明实施例5中，对比实验对比活性炭（上海凌峰化学试剂有限公司）和经过预处理的菱角壳在相同条件下对含铬废水的吸附率，对比实验：用标准液配制初始浓度为10mg/l的含cr（vi）废水，用硝酸（上海国药试剂集团）和氢氧化钠（上海国药试剂集团）调节ph至2，采用ph计（优特ph700）测试ph值，将活性炭和经过预处理的菱角壳分别以16g/l的投加量加入50ml废水中，设定温度为35℃，采用恒温震荡器（生产厂家为国华企业，型号为thz-82）恒温震荡90min，过滤，用移液管移取5ml滤液于50ml比色管，通过紫外分光光度（型号为uv-1800pc）进行吸光度的测定，计算吸附率，如图3所示，当废水初始浓度为10mg/l，投加量为16g/l，ph为2，温度为35℃，吸附时间为90min时，菱角壳的吸附率达到了98.96%，与图2（含铬废水浓度为10mg/l，投加量为16g/l）相比，吸附率提升了55.67%，菱角壳对含铬废水中cr（vi）的吸附率虽然不及活性炭，但仅相差了0.74%，此外，与活性炭相比，菱角壳在一定程度上可以替代活性炭进行含铬废水的吸附处理。
菱角壳对含铬废水中的cr（vi）有一定的吸附作用，当含铬废水浓度为5mg/l，菱角壳投加量为16g/l时，菱角壳的吸附率最高。在含铬废水浓度为10mg/l，投加量为16g/l，ph=2，温度为35℃，吸附时间为90min条件下，菱角壳与活性炭对cr（vi）的吸附效果都十分理想，在一定程度上，菱角壳可以替代活性炭对含铬废水进行吸附处理。
本发明实施例6中，改性菱角壳吸附率对比依次分为菱角壳改性和测定改性菱角壳吸附率，菱角壳改性：称取2.5g经预处理的菱角壳于微波炉中，选用微波功率为280w、560w、700w，微波时间为30s、60s、120s、180s的改性条件对菱角壳进行改性，改性完成后放入干燥器中备用；测定改性菱角壳吸附率：分别称取0.6g未改性及微波改性的菱角壳，加入50ml、浓度为10mg/l的含cr（vi）废水，置于转速为120r/min的恒温震荡器中，设置温度为20℃，震荡30min，吸附完成后，过滤，用移液管移取5ml滤液于50ml比色管，加纯水稀释至50ml刻度线，进行吸光度的测定，计算吸附率，再分别以16g/l的投加量称取活性炭以及在微波功率为700w，微波改性时间为120s条件下改性的菱角壳，加入50ml，ph为2，浓度为10mg/l的含cr（vi）废水，在35℃下震荡90min，震荡完毕后，过滤，移取5ml滤液，于540nm波长下测定吸光度，计算吸附率。
如图4所示，经微波改性后的菱角壳比未改性的菱角壳对cr（vi）废水有更高的吸附率，改性后的菱角壳对10mg/l的含cr（vi）废水的吸附率比未改性菱角壳的吸附率提升了12.88%，说明微波改性有利于菱角壳对cr（vi）的吸附作用；如图5所示，经条件优化后，改性菱角壳与活性炭对cr（vi）的吸附率到达了99.74%，与条件优化前相比，吸附率提升了28.61%。此时，活性炭的吸附率为99.59%，两者的吸附能力几乎达到了同一水平，甚至改性菱角壳的吸附率略高于活性炭，因此，一定程度上，进一步证明菱角壳可以替代活性炭对含铬废水中的cr（vi）进行吸附处理。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法，其特征在于：分析处理方法包括有菱角壳预处理、试剂制备、铬标准曲线分析、吸附率实验、对比实验和改性菱角壳吸附率对比，菱角壳预处理按照顺序依次分为菱角壳清洗煮沸、菱角壳剥离洗净、碾碎烘干筛分、纯水浸泡、干燥和储存，试剂制备分别包括有（1 1）硫酸制备、（1 1）磷酸制备、显示剂（i）制备和模拟含cr（vi）水样制备，铬标准曲线分析按照顺序依次分为配制不同浓度的铬标准溶液和测得吸光度，吸附率实验按照顺序依次分为菱角壳与含铬废水混合震荡过滤和测定滤液吸光度，对比实验对比活性炭和经过预处理的菱角壳在相同条件下对含铬废水的吸附率，改性菱角壳吸附率对比依次分为菱角壳改性和测定改性菱角壳吸附率。
2.根据权利要求1所述的一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法，其特征在于：菱角壳清洗煮沸的时间为15min；菱角壳剥离洗净采用蒸馏水洗净表面残渣；碾碎烘干筛分采用10目筛；纯水浸泡时间为24h，去除细小颗粒及可溶性物质；干燥在105℃烘干箱内干燥3h；储存为放入干燥器中备用。
3.根据权利要求1所述的一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法，其特征在于：（1 1）硫酸制备：将硫酸缓慢倒入等体积的水中，同时不断搅拌，防止暴沸；（1 1）磷酸制备：将磷酸倒入等体积的水中，混合均匀；显示剂（i）制备：称取0.2g二苯氨基脲粉末，加入含有50ml丙酮的烧杯中，搅拌充分溶解后转移至100ml容量瓶中，定容，贮存于棕色试剂瓶中，置于冰箱中备用；模拟含cr（vi）水样制备：用电子天平称取120℃下干燥2h的重铬酸钾0.2829g加入适量蒸馏水，搅拌至完全溶解，转移至1000ml容量瓶，加水稀释至刻度线，摇匀，配制成浓度为100mg/l的cr（vi）标准储备液。
4.根据权利要求1所述的一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法，其特征在于：配制不同浓度的铬标准溶液：取9只50ml比色管，分别加入0ml、0.20ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、4.00ml、6.00ml、8.00ml、10.00ml浓度为5mg/l的铬标准溶液，加水至刻度线，稀释成0mg/l、0.02mg/l、0.05mg/l、0.10mg/l、0.2mg/l、0.4mg/l、0.6mg/l、0.8mg/l、1.0mg/l的溶液，加入0.5ml（1 1）硫酸和0.5ml（1 1）磷酸，盖上玻璃塞，摇匀，再加入2ml显色剂（i），摇匀；测得吸光度：运用二苯碳酰二肼分光光度法，5-10min后于540nm波长下进行吸光度的测定，以纯水做参比，进行空白校正，得到吸光度a。
5.根据权利要求1所述的一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法，其特征在于：菱角壳与含铬废水混合震荡过滤：称取一定量经预处理的菱角壳，分别加至50ml浓度为5mg/l、10mg/l、20mg/l、40mg/l、60mg/l的含铬废水中，设定投加量为4g/l、8g/l、12g/l、16g/l，震荡30min后过滤；测定滤液吸光度：用移液管分别移取10ml、5ml、2.5ml、1.25ml、0.83ml滤液至50ml比色管，测定吸光度，计算吸附率。
6.根据权利要求1所述的一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法，其特征在于：对比实验：用标准液配制初始浓度为10mg/l的含cr（vi）废水，用硝酸和氢氧化钠调节ph至2，将活性炭和经过预处理的菱角壳分别以16g/l的投加量加入50ml废水中，设定温度为35℃，采用恒温震荡器恒温震荡90min，过滤，用移液管移取5ml滤液于50ml比色管，进行吸光度的测定
根据权利要求1所述的一种基于菱角壳的含铬废水分析处理方法，其特征在于：菱角壳改性：称取2.5g经预处理的菱角壳于微波炉中，选用微波功率为280w、560w、700w，微波时间为30s、60s、120s、180s的改性条件对菱角壳进行改性，改性完成后放入干燥器中备用；测定改性菱角壳吸附率：分别称取0.6g未改性及微波改性的菱角壳，加入50ml、浓度为10mg/l的含cr（vi）废水，置于转速为120r/min的恒温震荡器中，设置温度为20℃，震荡30min，吸附完成后，过滤，用移液管移取5ml滤液于50ml比色管，加纯水稀释至50ml刻度线，进行吸光度的测定，计算吸附率，再分别以16g/l的投加量称取活性炭以及在微波功率为700w，微波改性时间为120s条件下改性的菱角壳，加入50ml，ph为2，浓度为10mg/l的含cr（vi）废水，在35℃下震荡90min，震荡完毕后，过滤，移取5ml滤液，于540nm波长下测定吸光度，计算吸附率。
技术总结