膨润土在含染料废水处理中的应用研究进展

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net膨润土在含染料废水处理中的应用研究进展罗耀发,梅刚,成煦,杜宗良3,朱谱新(四川大学纺织研究所,四川成都610065)摘要:膨润土及其改性产物(酸化、无机改性、有机改性、无机2有机改性)对染料具有优异的吸附性能,在染料废水处理中显示出巨大的应用潜能。综述了膨润土在含染料废水处理中的应用研究进展。关键词:膨润土;改性;吸附;染料;进展中图分类号:TS199文献标识码:A文章编号:1673-0356(2009)01-0023-05收稿日期:2008211220;修回日期:2008212220基金项目:863计划项目(2007AA03Z344)作者简介:罗耀发(19842),男,硕士研究生,主要研究方向为纳米复合高分子材料的开发与应用。3通讯联系人:杜宗良(19642),男,博士,副教授,主要研究方向为功能高分子材料,E2mail:DZL407@163.com。染料广泛应用于纺织、皮革、印刷、食品和塑料等行业。未经处理的染料废水直接排入水中,不但对水生物有极大的伤害,而且人饮用后易引发癌症等疾病。有资料显示,其对人体的生殖系统、肝、大脑和肾功能都有很大破坏作用[1]。工业废水中染料的去除已经成为各界广泛关注的重要问题。染料废水由于种类多,水质成分复杂、色度高、COD值高等原因,治理难度大。去除染料的传统方法有吸附、化学絮凝、氧化、过滤和生化法等[2～4]。其中吸附作为一种行之有效的方法,不但可以吸附除染料外的水体污染物,而且吸附材料具有再生利用潜能。许多研究已经证明膨润土是去除染料等有机物的有效吸附材料,但是膨润土直接用于染料废水的处理效果很差,在使用前必须经过转型或改性等预处理。膨润土资源丰富,价格低廉,近几十年来,为了提高其开发利用的价值,膨润土的改性已成为国内外水处理剂研究的热点之一。1膨润土基本性质、结构及组成膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的粘土岩,又称蒙脱石粘土。蒙脱石是少量碱土金属的含水层状硅铝酸盐矿物,由两层硅氧四面体片和一层夹于其间的铝(镁)氧(羟基)八面体片构成,其结构示意如图1所示[5]。硅氧四面体和铝氧八面体中的硅、铝离子被Fe3+、Fe2+、Zn2+、Mn2+、Li+等置换,形成层间负电荷。为了保持电中性,这些过剩的负电荷通过层间吸附阳离子来补偿。蒙脱土片层间通常吸附有Na+、K+、Ca2+、Mg2+等水合阳离子,它们很容易与有机或无机阳离子进行交换,使层间距发生变化。膨润土具有大的比表面,吸附能力良好,通过一系列方法改性后,显示出很强的吸附能力。作为一种廉价的吸附剂,膨润土应用于印染废水处理已受到了国内外环保工作者的重视。2无机改性膨润土及其在含染料废水中的应用211无机酸改性活化酸活化膨润土是将膨润土经过酸处理改性而得到的。该过程可以认为是H+置换层间域中的Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子。H+与Al2O八面体的作用,会导致部分Al3+、Mg2+、Fe3+等溶出,使蒙脱土带负电,而且产生大量的断键,致使蒙脱土的吸附等反应活性增强。活化后的膨润土对有机染料分子有很强的吸附能力。图1蒙脱土的晶体结构周珊等[6]将膨润土用盐酸酸洗活化,用于酸性蓝染料废水的脱色处理,在最佳实验条件下,脱色率高达96%,且成本低廉。研究发现,膨润土加入量与酸性蓝废水量比为3∶20(g∶ml)时,膨润土对废水的脱色效果最好。染料脱色率随pH值和搅拌时间的变化而变化。另外还发现膨润土与絮凝剂配合使用,对酸性染料的脱色效果更好。Min2YuTeng等[7]研究了蒙脱土用盐酸改性后对碱性6G染料的吸附性能,并用简单的数学模型研究了其吸附机理。结果表明,在同等情况下,盐酸活化改性蒙脱土的吸附容量是未改性蒙脱土的4倍。原因是盐酸活化蒙脱土晶体结构中的八面体释放出Fe2+、Al3+等,使蒙脱土带负电,电荷的排斥作用使颗粒变细,增大了其比表面。赵大传等[8]用硫酸溶液处理得到酸化膨润土,并研究了酸浓度对改性膨润土吸附性能的影响。结果发现,当酸度小于015mol/L时,随着酸浓度增大,改性膨润土对废水COD和色度的去除率增强;当酸度达0.5mol/L后,吸附能力随酸度增大基本无变化。夏新奎等[9]将钙基蒙脱土水洗提纯并用稀硫酸活化后,用双层料柱对含普拉黄2GN、普拉艳红210B染料废水进行脱色及COD测定,得到了较为理想的效果,脱色率达到93%,COD去除率达到78%。212无机改性无机改性起源于上世纪70年代。一直以来,由于无机改性·32·2009年第1期纺织科技进展©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublis