刘冰
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摘要：本文针对从内蒙古获得的钙基膨润土吸附性能进行了改性并将其运用到废水处理中，对其处理含铬污水的用量、最适pH值进行研究，并取得了一定进展。
关键词：改性膨润土；污水处理；六价铬
膨润土是一种非金属矿产，主要成分为蒙脱石。蒙脱石是一种自然界形成的、可膨胀的层状硅酸盐无机物，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，属于2∶1型的三层粘土矿物。蒙脱石理论化学质量成分为SiO2 66.72%，Al2O3 28.5%，H2O 5%。常见的蒙脱石有钠基和钙基两种。蒙脱石的晶层表面都是氧原子，没有氢氧原子组，晶层间没有氢键结合力，只有松弛的联系。膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物的黏土岩，具有电负性较大的比表面积及阳离子交换容量等优良的特性。良好的阳离子交换能力和吸附性能为它在污水处理中的应用莫定了基础。20世纪80年代以来，膨润土在废水处理方面得到了较大的发展。膨润土及改性膨润土的吸附作用有以下两个方面机理：
1）交换吸附吸附质离子由于静电引力作用聚集到膨润土或改性膨润土表面。同时，膨润土和改性膨润土释放等当量层间可交换性阳离子，完成吸附过程，吸附结合力为离子键。
2）物理吸附。由于废水中的吸附质与膨润土或改性膨润土吸附剂间的分子引力作用，废水中待处理污染物被吸附。物理吸附在低温下就能进行，但由于吸附质与吸附剂作用力主要是范德华力，所以吸附选择性不强。根据以上机理在借鉴前人的基础上，我们采用了湿法和干法对膨润土进行改性，在去处率方面我们添加了吸附效果很强的无水AlCl3。
1试验部分
1.1试验材料及仪器
试验试剂：内蒙古钙基膨润土、Na2CO3（分析纯）、NaOH（分析纯）、NaF（分析纯）、NaCl（分析纯）、Na2SiO3（分析纯）、Na3PO4（分析纯）、（NaPO3）6（分析纯）、无水AlCl3（分析纯）、1799—聚乙烯醇、六亚甲基四胺、H2SO4（1+1）、浓盐酸、显色剂（二苯碳酰二肼的丙酮溶液）；试验仪器：DHG—9035A型电热恒温鼓风干燥箱（简称烘箱）7230G分光度计 SHB-Ш循环水式多用真空泵（简称真空泵）分析天平、研钵；水样：实验室模拟自配Cr（VI）水溶液，浓度为1mg/L。
1.2 Cr（VI）的测定方法：二苯碳酰二肼分光光度法（GB7467-87）。
1.3试验方法
1.3.1钠基膨润土的无机改性
1）湿法
分别将内蒙古膨润土与Na2CO3、NaOH、NaF、NaCl、Na2SiO3、Na3PO4、（NaPO3）6进行试验，取较好者与一定比例的1799（聚乙烯醇）液、田菁胶、纤维素、淀粉混合进行试验。结果表明，内蒙古膨润土与Na2CO3液和1799（聚乙烯醇）液效果较好。将内蒙古膨润土配成溶液，与1mL 5%的Na2CO3液和0.5mL 1799（聚乙烯醇）液混合，放 置10min，在烘箱中于60 ℃加热30min，取出搅拌；之后于100℃ 烘干50min，用研钵研磨可得改性膨润土。此法制得的改性膨润土成本每吨约为150元。鉴于湿法成本不是足够经济，并且工业上研磨技术已经很成熟，故考虑用干法。
2）干法
依照湿法中内蒙古膨润土中加入5%的Na量，得干法每克需加入0.0526g Na盐，由于NaCl与Na2CO3的改性效果均较好，进行NaCl与Na2CO3按1：1，3：2，2：1的对比试验，综合考虑只加5% 的Na2CO3较为合理。将0.0526g Na2CO3与膨润土研磨，过目200筛，即可制得改性膨润土。此法制得的改性膨润土成本每吨约为98元。
1.3.2膨润土对水中Cr（VI）吸附性能的测定
取20mL模拟废水于烧杯中，用六亚甲基四胺-HCl 溶液调整至pH=6，加入由改性膨润土与一定AlCl3固体的混合物，搅拌，静置。用真空泵型抽滤（双层滤纸），取5mL滤液于25mL比色管中，加水稀释至刻线，加入0.6mL H2SO4（1+1），1mL显色剂（二苯碳酰二肼），震荡。用7230G型分光光度计计测定Cr（VI）的含量。
2结果与讨论
经对比，吸光度与抽滤次数有关，次数越多，效果越好，抽滤两次效果即达到要求。Cr（VI）大部分被膨润土处理或包裹，抽滤次数越多，滤液中的Cr（VI）含量越低，吸光度越低。详见下表：
表1—膨润土与 AlCl3比例以及抽滤次数与吸光度的关系
湿法膨润土与AlCl3的总量为0.2g，且比例为4：1时效果较好，去除率可达97.0%但成本略高，不如干法经济。结论：用干法改性膨润土与AlCl3处理污水中Cr（VI）理论可行，抽滤两次效果更佳，在很短时间内即达到要求，但实验室模拟自配Cr（VI）水溶液的浓度需扩大，再进行更深入的试验。
3膨润土的再生
吸附Cr（VI）后的膨润土用0.1mol/L的盐酸稀溶液解吸后可再生，经二次改性后其吸附性能与原产品相当。对膨润土的解吸液进行处理，可回收淋洗下来的Cr（VI）。
4结语
目前国内外关于改性膨润土处理废水的研究还仅仅局限于实验室规模，大多是用来处理水溶液，对于实际废水中污染物的吸附处理研究的还较少。而实际污水由于来源不同，成分复杂将膨润土用于实际污水处理是必须解决的首要问题。尽管如此，通过研究我们仍发现用改性膨润土处理污水具有以下优点：储量丰富，价廉易得；无毒性，热稳定性好，制备工艺简单；可高效去除水中无机污染物；容易再生，易于回收利用。因此，应用天然膨润土开发污水处理新材料，无疑是解决我国污水处理的一条可行之路。可以预言它将是处理废水的理想选择，必将得到广泛的应用，为环境的保护做出重要的贡献。
参考文献：
[1]姜桂兰.张培萍.膨润土加工与应用.北京工业出版社.2005年4月第1版.
[2]李椒静.宋中庆.膨润土在污水处理中的应用展望. 化学世界2002年 43卷 4期.
[3]王晋.徐媛媛.韩颜颜.闫良国.魏琴.改性蒙脱石对有机污染物的吸附性能研究. 济南大学学报（自然科学版）.
[4]蓝磊.童张法.李仲民.魏光涛.韦藤幼.改性膨润土对废水中六价铬的吸附过程研究.环境污染与防治.第27卷第5期2005年8月.
论文作者:刘冰
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/3/29
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