陜南鎢尾礦改性吸附劑的制備及其吸附性能研究

韓亞汝，王丹鳳，李 娜，高 貝，何 祎

(西安科技大學 地質與環境學院，陜西 西安 710600)

1 引言

隨著我國經濟的飛速發展，社會對于各種礦產資源的需求量不斷增加。但礦產資源開發必然產生大量尾礦等固體廢棄物，并造成嚴重的環境污染問題[1～3]。因此，尾礦的再循環利用技術是一項十分重要的技術，對環境保護和礦產資源深度價值開發來講都是意義非凡。尾礦是采礦企業在一定技術經濟條件下排出的“廢棄物”，但同時又是潛在的二次資源，當技術、經濟條件允許時，可再次進行開發[4]。開發利用好長期累積的大量尾礦，可“變廢為寶”，有效緩解資源和環境壓力。因此，開發利用尾礦做吸附劑的技術[5]，是當前治理重金屬污染的比較經濟合理的主要手段。

2 方法與材料

2.1 采樣與樣品預處理

本文采樣采用的是隨機取樣的方法，分別在尾礦庫的壩前、壩中和壩后的位置，分別取上、中、下3個層面的尾礦粉末，再將各點所采集的樣品均勻混合，用干凈的布袋裝好并密封備用。將帶回來的尾礦粉末平攤在干燥的實驗臺上進行自然風干，風干完成后通過人工處理將尾礦粉末中的石塊及垃圾去除，并存放在干燥的器皿中待用。

2.2 實驗設備及其藥劑

2.2.1 實驗儀器

塑料離心管、玻璃比色皿干、容量瓶、不同規格燒杯、移液管、錐形瓶、洗瓶、移液槍、玻璃棒、膠頭滴管、100目、200目標準分樣篩、離心管、漏斗。

2.2.2 檢測設備

A3AFG-12火焰原子吸收分光光度計(波長范圍185～900 nm)，722N可見分光光度計(波長范圍為325～1000 nm)、電子分析天平、pH計、干燥器、離心機、調溫電爐、自動蒸餾水機、恒溫氣浴振蕩器、恒溫水浴振蕩器

2.2.3 實驗藥劑

實驗過程所需主要的藥劑見表1。

表1 實驗藥劑

3 實驗過程與結果

3.1 改性吸附劑的制備

根據制選取制備過程中主要影響因素，以制備出的吸附劑對污染物的吸附率作為考察指標，設計正交實驗，每個因素選取3個水平梯度，見表2。

表2 實驗因子梯度

本文采用L9(34)正交表，見表3安排實驗，來探究吸附劑改性的最佳組合條件。吸附劑振蕩結束后抽濾，并用去離子水多次沖洗改性尾礦粉末，直至清洗水溶液到中性，然后置于恒溫干燥箱中烘干，冷卻后裝袋備用。

3.2 吸附實驗

配置6 mg/mL的亞甲基藍吸附使用液用于模擬有機廢水，30 mg/mL的亞甲基藍吸附使用液用于模擬無機廢水。

將各個組在實驗條件下制備的吸附劑加入20 mL，6 mg/L的亞甲基藍溶液在25 ℃，振蕩1 h，轉速140 r/min條件下，離心15 min后測定吸光度。

將各個組在實驗條件下制備的吸附劑加入20 mL,30 mg/L的高錳酸鉀溶液在25 ℃，振蕩1 h，轉速140 r/min條件下，離心15 min后測定吸光度。

表3 改性正交實驗

3.3 實驗結果

3.3.1 針對亞甲基藍的改性吸附劑最佳制備條件

通過正交實驗制備出來的9組吸附劑對亞甲基藍的吸附數據見表4。

表4 亞甲基藍正交吸附劑制備結果

由表4可知，針對亞甲基藍模擬的有機廢水，吸附效果最好的是第8組，吸附率為31.30%；發現對吸附劑的最佳改性條件組合為：5.0 mol/L NaOH溶液活化、尾礦200目過篩，50 ℃恒溫，振蕩反應3 h。

3.3.2 針對高錳酸鉀的改性吸附劑最佳制備條件

通過正交實驗制備出來的9組吸附劑對高錳酸鉀溶液的吸附數據見表5。

針對高錳酸鉀溶液吸附，通過正交實驗制備出的9組吸附劑中對其吸附效果最好的是第9組，吸附率為25.40%；結果表明對吸附劑的最佳改性條件組合為：10.0 mol/L NaOH溶液活化、尾礦粒徑為100目過篩、50 ℃恒溫、振蕩反應3 h。

表5 高錳酸鉀正交吸附劑制備結果

4 結論

(1)本文主要是研究鎢礦尾礦粉末對某些污染物具有吸附能力，從而探究其能否制成針對該種污染物的廉價吸附劑。本文選取的污染物為兩種自然界中主要的污染物：有機廢水(亞甲基藍溶液)、無機廢水(高錳酸鉀溶液)。

(2)對于有機廢水(亞甲基藍溶液)的最佳改性條件為：5.0 mol/L NaOH溶液活化，尾礦粒徑為200目過篩，50 ℃恒溫，震蕩5 h；對于無機物(高錳酸鉀溶液)的最佳改性條件為；10.0 mol/L NaOH溶液活化，尾礦粒徑為100目過篩，50 ℃恒溫，震蕩3h。