_累托石微孔材料净化酸性黑废水的实验研究

第30卷第8期2007年8月环境科学与技术累托石微孔材料净化酸性黑废水的实验研究管俊芳,胡雪峰,舒加强(武汉理工大学资源与环境工程学院,武汉430070)摘要:文章选用累托石微孔材料(提纯天然累托石,氯氧化锆为锆源柱撑改性的累托石)为吸附剂,研究了净化酸性黑废水的机理、条件及效果。结果表明柱撑累托石的脱色率明显高于提纯累托石,提纯累托石以离子交换吸附为主,伴随物理吸附,而锆基柱撑累托石是化学吸附和物理吸附,不存在阳离子交换。关键词:累托石;锆基柱撑累托石;脱色;酸性黑废水中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1003-6504(2007)08-0080-03目前,因粘土矿物具有良好的吸附性、离子交换性、膨胀性、分散性、凝聚性、稠性、粘性、触变性和可塑性,从而得到了广泛的开发和应用[1]。累托石在环境保护和污染控制方面的研究比较活跃,尤其是在水处理方面,相关的研究已经深入到造纸废水[2]、油漆涂料废水[3-4]、石化废水[5]、制药废水[6]、铜冶炼工业废水[7]、啤酒废水[8]、电镀废水[10]等行业;对于累托石对重金属离子的吸附也进行了比较全面的研究[10-14],如铬、镉、铅、银、铁等金属离子;而在印染废水领域中研究相对比较薄弱,对酸性红降解[15]、酸性蓝吸附[16]的处理已有报道。本文探讨了累托石微孔材料对酸性黑的吸附,研究了吸附机理以及最佳的吸附条件。1试验材料设备及测试方法1.1试验原料提纯累托石:湖北钟祥杨榨的累托石矿,提纯后纯度达到90%以上,d001=2.45nm。其化学成分计算的结构式为:云母层:(Na0.79K0.39Ca0.26)1.14All4[Si6Al2]8O22。蒙脱石层:(Ca0.55Na0.02K0.01Mg0.03)0.61(Al4.1Fe2+0.09Mg0.07)4.26[Si6.46Al1.54]8O22锆基柱撑累托石:用无机氧氯化锆做插层剂,制备锆基柱撑累托石微孔。锆基柱撑累托石材料的d001=2.75nm,层间域比纯累托石增大0.3nm。(原累托石的d001=2.45nm)衍射峰敏锐对称,说明柱撑累托石的结晶程度较好。1.2试验仪器和测试仪器GQ75高速管式分离机,上海知正离心有限公司;JJ-1大功率电动搅拌仪,常州国华电器有限公司;CS202型电热保温干燥箱,重庆设备厂制造;2D-3A自动电位滴定仪,上海安亭电子仪器厂;79-1磁力加热搅拌仪,江苏金动中大仪器厂;722S分光光度计,山东高密分析仪器厂;日本理学DMA/MaxIIIX射线衍射仪。1.3试验主要试剂氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O),海润捷化学试剂有限公司;盐酸(HCl),武汉华飞试剂11厂;硝酸银(AgNO3),武汉化学试剂厂;氯化钾(KCl),武汉化学试剂厂;酸性黑,酸性红,酸性蓝。2结果与讨论通过对提纯累托石和锆基柱撑累托石在印染废水中不同吸附时间、废水浓度、提纯累托石和锆基柱撑累托石投放量、废水pH值条件下吸附能力的分析,探索和研究锆基柱撑累托石实际应用的意义。2.1提纯累托石和柱撑累托石对染料的选择性吸附酸性黑、酸性红和酸性蓝的实验,把染料分别加蒸馏水配成50mL,10mg/mL的溶液,其中酸性蓝不溶于水,用酒精配成50mL,10mg/L的染液。然后分别称取1.0g提纯累托石和柱撑累托石在室温和中性条件下进行30min吸附。结果表明:两种粘土对酸性红吸附率都不到10%,没有实际应用的意义;两种粘土对酸性蓝的吸附都在30%左右,但酸性蓝不溶于水,对废水研究失去了意义;两种材料对酸性黑的吸附都在50%以上,因此本次实验选用的染料为酸性黑。分光光度计选用波长为490nm。2.2吸附时间对吸附行为的影响在室温,中性条件下,吸附剂投加量为1.0g,废水浓度为10mg/L,吸附时间分别取10min,20min,30min,60min,90min,120min。将模拟废水静止24h,取上层清液测吸光度。由图1知:在同样吸附时间内,锆基柱撑累托石的吸附率普遍高于提纯的累托石;当吸附时间基金项目:地质行业科学技术基金(959620)作者简介:管俊芳(1965-),女,副教授,博士,研究方向为环境矿物材料,(电话)027-62417559(电子信箱)guanjfang@163.com。80··为30min时,锆基柱撑累托石和提纯的累托石吸附已经达到平衡。2.3材料投放量对吸附行为的影响在室温,中性条件下,废水浓度为10mg/L,吸附时间为30min,投放量分别为0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g时测定,结果见图2。在质量相同的条件下,锆基柱撑累托石比提纯累托石的吸附效果要好,其吸附率均要高5%～11%个点;而当投放量为1.5g时吸附率都达到了最大,锆基柱撑累托石为78.2%,提纯累托石为69.23%。2.4