鋁鎳改性膨潤(rùn)土的制備及在處理染料廢水中的應(yīng)用

李瑞靜　溫泉

摘 要 膨潤(rùn)土是一種重要的非金屬礦，主要由蒙脫石構(gòu)成，體結(jié)構(gòu)由兩層硅氧四面體晶片中夾有一層鋁氧八面體晶片組成。文章主要論述鋁鎳改性膨潤(rùn)土的制備以及在染料廢水處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 鋁鎳改性膨潤(rùn)土；制備；染料廢水

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）08-0102-02

1 膨潤(rùn)土的改性

1.1 活化改性

目前較為常用的活化改性方法有兩種：酸化法、焙燒法。①酸化法。酸化法可以除去分布于膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)通道中的雜質(zhì)，有利于吸附分子擴(kuò)散，而且能增大孔容積的酸活化劑為磷酸、硫酸、鹽酸、混合酸。②焙燒法。在適當(dāng)?shù)臏囟认卤簾欢〞r(shí)間后，膨潤(rùn)土表面吸附水層間水及空隙中一些雜質(zhì)可基本去除，膨潤(rùn)土吸附能力得到增強(qiáng)。

1.2 改性劑改性

通常將其分為無(wú)機(jī)改性、有機(jī)改性、無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合改性。①無(wú)機(jī)改性。無(wú)機(jī)高分子改性劑可使單晶片締合結(jié)構(gòu)，當(dāng)對(duì)蒙脫石進(jìn)行一定的處理時(shí)，復(fù)合離子含蒙脫石層間以氧化柱形式與原硅酸鹽層鍵合所形成相應(yīng)的氧化柱對(duì)晶層起到穩(wěn)定合柱狀支撐的作用。②有機(jī)改性。將有機(jī)離子表面活性劑引入到蒙脫石層間，原來(lái)附在蒙脫石表面的水膜被有機(jī)長(zhǎng)鏈所取代，蒙脫石由親水性變?yōu)槭杷浴＂蹮o(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合改性劑。同時(shí)加入無(wú)機(jī)、有機(jī)改性劑，先用無(wú)機(jī)聚合物處理原礦物，使其進(jìn)入層間，撐大層間距，再加入表面活性劑，長(zhǎng)碳鏈親水性一端具有強(qiáng)烈的吸附架橋作用，大大提高了原土處理廢水的效果。

1.3 改性膨潤(rùn)土在水處理中的應(yīng)用

改性后的膨潤(rùn)土在污水處理中應(yīng)用廣泛，可以處理含重金屬?gòu)U水、含有機(jī)廢水、印染廢水、垃圾滲濾液以及洗滌用水，也可除臭。

1）含重金屬?gòu)U水的處理。通常對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行活化或利用無(wú)機(jī)交聯(lián)劑改性，包括單陽(yáng)離子和雙陽(yáng)離子。孫家壽等則用鋁鋯交聯(lián)膨潤(rùn)土對(duì)Cr（IV）進(jìn)行吸附，得出當(dāng)吸附時(shí)間為30分鐘，pH為2.5-3.5，每升水吸附劑用量為12 g/L時(shí)吸附率近100%。

2）含有機(jī)廢水處理。通常對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行有機(jī)改性，此方面的研究報(bào)道很多，如朱利中等研究了CTMAB改性膨潤(rùn)土對(duì)苯酚，苯胺，硝基苯和硝基苯胺的吸附。結(jié)果表明CTMAB膨潤(rùn)土對(duì)硝基苯的飽和吸附容量達(dá)386 mg/L，優(yōu)于其他吸附劑。

3）印染廢水。近年來(lái)，膨潤(rùn)土處理印染廢水的研究很多，肖子敬等研究了改性膨潤(rùn)土對(duì)紅色染料的脫色性能。結(jié)果表明改性膨潤(rùn)土的脫色能力遠(yuǎn)大于原土。

1.4 課題研究的目的和內(nèi)容

對(duì)膨潤(rùn)土原土進(jìn)行鈉化，在一定條件下進(jìn)行無(wú)機(jī)改性，制備鋁鎳無(wú)機(jī)改性膨潤(rùn)土。用制得的一系列改性膨潤(rùn)土對(duì)用酸性大紅配制的染料廢水進(jìn)行處理，通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)考察交聯(lián)過程中反應(yīng)溫度，離子比，攪拌時(shí)間，改性劑投加量及懸浮濃度對(duì)染料廢水吸光度去除率的影響，確定了最佳制備條件并在最佳制備條件下，通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)，考察吸附過程中pH值，震蕩時(shí)間，改性土投加量對(duì)染料廢水吸光度去除率的影響，確定最佳吸附條件。在最佳吸附條件下做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比。

2 結(jié)果與討論

鋁鎳交聯(lián)膨潤(rùn)土制備的最佳條件的確定：

1）鋁鎳交聯(lián)膨潤(rùn)土制備的單因素實(shí)驗(yàn)。吸附實(shí)驗(yàn)中各條件為pH=4，震蕩時(shí)間1小時(shí)，改性土投加量為0.5克土/50毫升廢水。染料吸光度為1.203。通過單因素實(shí)驗(yàn)得出規(guī)律如下。

①吸光度的去除率先隨交聯(lián)溫度的增加而增加達(dá)到一定程后，又隨交聯(lián)溫度的增加而減小。當(dāng)溫度為70℃時(shí)，吸光度的去除率最大。②吸光度的去除率先隨交聯(lián)時(shí)間的增加而增加達(dá)到一定程后，又隨交聯(lián)時(shí)間的增加而減小。當(dāng)時(shí)間為4小時(shí)時(shí)，吸光度的去除率最大。③吸光度的去除率先隨鋁鎳的增加而減小。當(dāng)鋁鎳離子比為1：1時(shí)，吸光度的去除率最大。④吸光度的去除率先隨懸浮濃度增加而增加。當(dāng)懸浮濃度為8時(shí)，吸光度的去除率最大。⑤吸光度的去除率隨交聯(lián)劑投加量增加而增加。當(dāng)懸浮濃度為12時(shí)，吸光度的去除率最大。

2）鋁鎳改性膨潤(rùn)土制備的正交實(shí)驗(yàn)。通過正交實(shí)驗(yàn)可以比較精確的得到鋁鎳改性膨潤(rùn)土制備過程中，各因素如交聯(lián)時(shí)間，交聯(lián)溫度，鋁鎳離子比，懸浮濃度，交聯(lián)劑投加量對(duì)吸光度去除率的影響規(guī)律，確定最佳條件。

結(jié)論：①吸光度去除率隨溫度的增加先增加后降低。②吸光度去除率隨時(shí)間的增加先減小后增加。③吸光度去除率隨改性鋁鎳離子比增加先增加而后減小。④吸光度去除率隨懸浮濃度增加先減小后增加。⑤吸光度去除率隨交聯(lián)劑投加量增加而降低。

最佳條件：交聯(lián)溫度60℃，交聯(lián)時(shí)間3小時(shí)，鋁鎳離子比為1：1，懸浮濃度12%，交聯(lián)劑投加量10 mmol/g土。

影響最大的因素是鋁鎳離子比，其次是懸浮濃度，交聯(lián)時(shí)間，交聯(lián)劑投加量，交聯(lián)溫度。

3）膨潤(rùn)土制備最佳條件的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在最佳條件下，即：交聯(lián)溫度60℃，交聯(lián)時(shí)間3小時(shí)，鋁鎳離子比為1：1，懸浮濃度12%，交聯(lián)劑投加量10 mmol/g土。測(cè)得吸光度去除率為63.26%。

結(jié)論：①吸光度的去除率隨pH增大先增大后減小。②吸光度的去除率隨震蕩時(shí)間的增大先增大后減小。③吸光度的去除率隨改性土的投加量增加而增加。

對(duì)吸光度去除率影響最大的因素是PH，其次依次是震蕩時(shí)間和改性土投加量。

吸附最佳條件：pH=6，震蕩時(shí)間為50 min，改性土用量為0.7g/50ml，考慮到0.5076和0.54569相差較小和經(jīng)濟(jì)效益，每50毫升廢水的改性膨潤(rùn)土用量應(yīng)選0.6克為宜。

4）鋁鎳膨潤(rùn)土吸附吸光度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在最佳條件下，即：pH=6，震蕩時(shí)間為50min，改性土用量為0.6g/50ml，測(cè)得吸光度的去除率為70.96%。去除率不錯(cuò)。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)得到鋁鎳膨潤(rùn)土制備的最佳條件：鋁鎳交聯(lián)膨潤(rùn)土制備的最佳條件是：交聯(lián)溫度60℃，交聯(lián)時(shí)間3小時(shí)，鋁鎳離子比為1：1，懸浮濃度12%，交聯(lián)劑投加量10 mmol/g土。

制備改性膨潤(rùn)土實(shí)驗(yàn)中，吸光度去除率隨溫度的增加先增加后降低。吸光度去除率隨時(shí)間的增加先減小后增加。吸光度去除率隨改性鋁鎳離子比增加先增加都減小。吸光度去除率隨懸浮濃度增加先減小后增加。吸光度去除率隨交聯(lián)劑投加量增加而降低。

采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)得到鋁鎳交聯(lián)膨潤(rùn)土對(duì)染料廢水吸附實(shí)驗(yàn)的最佳條件.鋁鎳交聯(lián)膨潤(rùn)土的最佳吸附條件是：pH=6，震蕩時(shí)間為50 min，改性土用量為0.6g/50ml。

在吸附實(shí)驗(yàn)中，吸光度的去除率隨PH增大先增大后減小。吸光度的去除率隨震蕩時(shí)間的增大先增大后減小。吸光度的去除率隨改性土的投加量增加而增加。

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