氯化鈉聯合加熱改性沸石處理亞甲基藍廢水的實驗研究

耿振香，李江麗，李晉平，張　平，韓秉宇，王彥榕

(太原工業學院 環境與安全工程系，山西 太原　030008)

亞甲基藍是在棉紡業、絲綢業和木材業經常用到的一種染料，是一種陽離子染料，如果不慎吸入，會造成呼吸急促困難，如果誤食通過消化道時會產生灼燒感，可能會導致惡心，嘔吐，大量出汗，精神錯亂和高鐵血紅蛋白癥等。亞甲基藍的廢水色度高，不易被降解，逐漸成為水處理中最難處理的廢水之一。斜發沸石是含水的鈉、鉀、鈣的鋁硅酸鹽礦物，它的內部有很多開放性的不均勻通道和孔洞，且有很大的比表面積，具有良好吸附性[1]。經改性后清除沸石孔穴和通道中的水分子、碳酸鹽和有機物以及其他雜質[2]，使沸石內表面積增大，進而提高了沸石的吸附能力，廣泛應用在各種類型的污水處理中[3]。

1　實驗部分

1.1　實驗材料、試劑及儀器

1.1.1實驗材料與試劑

天然斜發沸石(研磨成粉體，粒度為20目即1 mm)；氯化鈉(分析純)；亞甲基藍(分析純)；去離子水；氫氧化鈉(0.1 mol/L)。

1.1.2實驗儀器

HY-5型回旋式振蕩器，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；

UV-1100型可見分光光度計，上海美析儀器有限公司；

DZKW-5電子恒溫水浴鍋，北京中興偉業儀器有限公司；

FA224電子天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；

BSX-2.5-12TP箱式電阻爐，上海一恒科學儀器有限公司；

DHG-9070型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海佳勝實驗設備有限公司。

1.2　實驗方法

稱取一定質量的天然沸石投加到配制好的氯化鈉溶液中，在振蕩器上振蕩一定時間，過濾后用去離子水洗滌沸石，烘干，在一定溫度的箱式電阻爐中焙燒，進行加熱改性，取出沸石自然晾干，之后再進行吸附亞甲基藍廢水實驗，用分光光度法在668 nm測定廢水中亞甲基藍的去除率。

2　實驗結果與討論

2.1　斜發沸石的改性條件實驗結果與分析

2.1.1氯化鈉濃度對沸石吸附率的影響

改變氯化鈉溶液的濃度，按照實驗方法，測定廢水中亞甲基藍的去除率，結果見圖1。

圖1　氯化鈉濃度對沸石吸附率的影響

由圖1可以看出，隨著氯化鈉溶液濃度的增大，改性沸石對亞甲基藍的吸附率逐漸增大，即去除率逐漸增大，當氯化鈉溶液質量濃度在12.0%時，亞甲基藍的去除率最高達到80.71%。

2.1.2氯化鈉溶液浸泡時間對沸石吸附率的影響

按照實驗方法，用12.0%的氯化鈉溶液浸泡沸石不同的時間后，測定廢水中亞甲基藍的去除率，結果見圖2。

圖2　浸泡時間對沸石吸附率的影響

由圖2可以看出，氯化鈉溶液浸泡沸石的時間越長，改性沸石對亞甲基藍的吸附率越高，繼續延長浸泡時間吸附率反而下降。當浸泡時間為1.5 h時，改性沸石對亞甲基藍的吸附率達到最高達到73.67%。

2.1.3焙燒溫度對沸石吸附率的影響

按照實驗方法，改變熱改性中焙燒溫度，測定廢水中亞甲基藍的去除率，結果見圖3。

圖3　焙燒溫度對沸石吸附率的影響

由圖3可以看出，將經氯化鈉浸泡后的改性沸石放入箱式電阻爐中焙燒，焙燒相同時間，溫度越高，對廢水中亞甲基藍的吸附率越高，當溫度上升到一定值后繼續升溫吸附率反而下降。因此從圖中可得，當焙燒溫度為400℃時，改性沸石對亞甲基藍的吸附率最高達到71.25%。

2.1.4焙燒時間對沸石吸附率的影響

按照實驗方法，改變熱改性中焙燒時間，測定廢水中亞甲基藍的去除率，結果見圖4。

圖4　焙燒時間對沸石吸附率的影響

由圖4可知，經氯化鈉浸泡后的沸石放入箱式電阻爐中進行焙燒，當焙燒溫度確定為400℃時，焙燒時間也會影響其對亞甲基藍的吸附率，焙燒時間越長，吸附率越高，當焙燒時間為2h時，吸附率最高達到86.89%。

2.2　改性沸石吸附處理亞甲基藍廢水實驗的結果與分析

采用四因素三水平正交實驗方法選擇改性沸石去除亞甲基藍廢水的處理條件，結果見表1。

表1 正交實驗結果與分析

由表1可知，改性沸石吸附亞甲基藍廢水時，亞甲基藍溶液的pH值對吸附效果影響最大，其次是吸附時間、吸附溫度，而改性沸石投加量影響最小。當改性沸石投加量為0.15 g/mL、pH值為7、吸附溫度為60℃、吸附時間為40min時，為最佳吸附條件，去除率為95.07%。

3　結論

通過對改性沸石吸附亞甲基藍實驗進行系統性地研究，得知用氯化鈉聯合加熱改性沸石吸附亞甲基藍時，吸附率可高達95.07%。對天然沸石進行改性，可進一步改造天然沸石的孔道，增大其比表面積，提高其吸附容量和吸附速率，從而達到高效去除廢水中亞甲基藍的目的。

[1]孫同喜，鄭萌璐，蔣軼鋒，等.NaCl改性沸石對氨氮吸附性能的研究[J].環境污染與防治，2010,32(10)：46-50.

[2]張多.改性沸石制備及處理中高濃度氮磷廢水研究[D].北京：北京林業大學，2013．

[3]朱友利，施永生，張艷奇.沸石工藝在工業廢水處理中的應用[J].凈水技術，2010,29(6)：13-16.