有機改性膨潤土負載羥基氧化鐵處理含鉻（VI）廢水

周曉鐵劉雪剛孫世群

(1 安徽省環境科學研究院，安徽 合肥 230061)

(2 合肥工業大學資源與環境工程學院，安徽 合肥 230009)

有機改性膨潤土負載羥基氧化鐵處理含鉻（VI）廢水

周曉鐵1劉雪剛2孫世群2

(1 安徽省環境科學研究院，安徽 合肥 230061)

(2 合肥工業大學資源與環境工程學院，安徽 合肥 230009)

以具有良好吸附性能的有機膨潤土作為載體制備有機改性膨潤土負載羥基氧化鐵,并用制備的復合吸附劑對含鉻(VI）廢水進行吸附實驗.結果表明,改性膨潤土的質量分數為3‰時,Cr(Ⅵ）廢水去除效果較好.當復合吸附劑的投加量為1.0g,溫度為25℃,振蕩時間為4h時,對含10mg/L的Cr(Ⅵ）廢水去除率達98.37%.

羥基氧化鐵；有機改性膨潤土；吸附；含鉻(VI）廢水

1 引言

近年來，鉻及其化合物在工業上應用廣泛，化工、染料、制藥、冶金、電鍍等行業都會產生大量的含鉻廢水[1，2]，且大多超過了國家規定的排放標準。水中的鉻可在人體內積累，并具有致癌作用，因此，各國對排放的廢水、農業灌溉水質、地面水以及引用水的鉻含量，均有嚴格的規定[3]。

膨潤土是以蒙脫石為主要成分一類層狀硅酸鹽粘土礦物，具有比表面積大，吸附能力和離子交換能力強等優點，近年來在環境治理領域得到了廣泛的關注[4]。有機膨潤土是不同結構的氨離子與改性過后的膨潤土發生陽離子反應制得的，在環保上具有較大的應用潛力，它已用于印染廢水、含油廢水、含Cr(VI)廢水的凈化處理。而利用鐵的各種(氧)氫氧化物對有毒有害重金屬的吸附性能及機理的研究,已成為近年研究的熱點之一[5-7]。

本文擬通過實驗將改性膨潤土在有機介質下制備羥基氧化鐵，分析對含鉻廢水的吸附性能，以期得到一種性能良好，并能推廣應用的方法，這種方法對于吸附工業廢水中的Cr(VI)具有一定的指導意義。

2 實驗部分

材料:膨潤土(AR，鈉基)，K2Cr2O7(GR)，二苯碳酰二肼(AR)，硫酸(AR)，磷酸(AR)，

三氯化鐵(AR，FeCl3·6H2O)，羧甲基纖維素鈉(CMC)，明膠，十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB).

主要儀器:電子天平(FA2004，上海恒平)，紫外-可見分光光度計(752S，上海光譜)、恒溫振蕩器(HZQ-F160，常州杰博)、磁力加熱攪拌器(CJJ79-1，上海精科)、循環水式多用真空泵(SHB-ⅢA，西安常儀)。

在一定量的膨潤土中加入質量濃度為10%的CTMAB，混合溶解，置于磁力攪拌器上，在70℃下攪拌2h后靜置，待冷卻后抽濾，將固體于60℃烘箱中烘干。

在50mL濃度為0.25mol/L的FeCl3溶液中溶解64.2%的羧甲基纖維素鈉和5%的明膠，再加入一定比例的改性膨潤土，緩慢滴加0.5mol/L的NaOH溶液，至溶液pH為7，靜置分層后抽濾，將固體于60℃烘箱中烘干至恒重。用研缽捻至粉末狀，制得有機改性膨潤土負載羥基氧化鐵。

含Cr(VI)廢水由K2Cr2O7配制，質量濃度為100mg/L，初始pH值為7。

取50mL待測水樣于250mL錐形瓶中，加入一定量的復合吸附劑，室溫下(25℃)振蕩吸附處理一定的時間。離心處理液并取上層清液測定Cr(VI)含量，計算模擬廢水中Cr(VI)的去除率。

根據GB/T 7467-87二苯碳酰二肼分光光度法測定Cr(VI)濃度。

3 結果與討論

在探索性實驗的基礎上，考察復合吸附劑用量、溫度、Cr(VI)濃度對模擬廢水中Cr(VI)去除率的影響。

制備五組不同比例的改性膨潤土復合吸附劑，改性膨潤土的投加量分別為0、0.05g、0.1g、0.15g、0.2g。取5個錐形瓶分別加入50ml濃度為100mg/L的Cr(Ⅵ)溶液，同時分別加入0.5g不同比例的復合吸附劑，震蕩30min后。考察不同膨潤土量對Cr(Ⅵ)吸附的影響。結果見圖1。由圖可知，加入0.15g改性膨潤土，去除率達到88.52%。故本實驗選用質量分數為3‰(0.15g)的改性膨潤土負載有機介質中的羥基氧化鐵制備復合吸附劑。

在室溫與模擬廢水初始pH=7條件下，分別將一定量的復合吸附劑投入含Cr(Ⅵ)廢水中，吸附處理一定時間后，考察復合吸附劑投加量對Cr(Ⅵ)吸附的影響，結果見圖2。由圖可知，隨著投加量的增大，Cr(Ⅵ)去除率逐漸增大。投加量為0.2g時，去除率較小。隨著吸附劑量的增加去除率增加，且在初始時變化較大而后較小且其曲線趨平，在1.0g時去除率最高，而且變化較小，所以可得1.0g較合適。

在模擬廢水初始濃度為100mg/L，pH=7條件下，將1g的復合吸附劑投入含Cr(Ⅵ)廢水中，在不同的溫度下吸附處理一定時間后，考察溫度對Cr(Ⅵ)吸附的影響，結果見圖3。由圖可以看出，隨著反應溫度的升高，去除率不斷提高。反應溫度為15℃時，4h時的吸附效率為94.58%，而在25℃和35℃時Cr (Ⅵ)在1h就可以達到相近的吸附效率。主要是因為在高溫下，Cr(Ⅵ)由溶液中到羥基氧化鐵表面運動的活性增加了。但25℃和35℃相比，效率已經十分接近。考慮到實際應用，一般選擇在常溫條件下進行反應，所以溫度反應以25℃為宜。

在室溫與模擬廢水初始pH=7條件下，將1.0g復合吸附劑投入含不同濃度的Cr(Ⅵ)廢水中，吸附處理一定時間后，考察濃度對Cr(Ⅵ)吸附的影響，結果見圖4。由圖可知，在三種濃度下吸附率均首先隨反應時間增加而增大，在4h時吸附率基本保持不變，由此可知最佳的反應時間4h。同時處理10mg/L、50mg/L、100mg/L的的含Cr(Ⅵ)廢水，去除率分別為98.37%、97.99%和96.86%，出水中Cr(Ⅵ)離子濃度分別為0.326mg/L、0.402mg/L和0.629mg/L，符合污水綜合排放標準(GB8978-1996)。另一方面Cr(Ⅵ)去除量隨著Cr(Ⅵ)離子濃度的升高而增大，這是因為Cr(Ⅵ)離子濃度越高，與吸附劑表面活性基團反應的離子數量越多，離子的吸附量就越大。

4 結論

(1)制備復合吸附劑各組分的最佳比例是:質量分數分別為64.2%的羧甲基纖維素鈉、5%明膠、3‰的改性皂土。

(2)當復合吸附劑的投加量為1.0g，溫度為25℃，振蕩時間為4h時，對含10mg/L的Cr(Ⅵ)廢水去除率達98.37%。

(3)在最佳實驗條件下，經過處理過的含Cr(Ⅵ)模擬廢水，出水中Cr(Ⅵ)離子的濃度符合污水綜合排放標準(GB8978-1996)。

[1]Kabdasli I,Arslan T,Arslan-Alaton I.Organic matter and heavy metal removals from complexed metal plating effluent by the combined electrocoagulation/Fenton process[J].Water Science Technology,2010，（10）:2617.

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[5]邵紅，孫憐.鐵鎳交聯改性膨潤土的表征及對鉻的吸附性能研究[J].化學世界，2007，（12）:709.

[6]胡六江，李益民.有機膨潤土負載納米鐵去除廢水中硝基苯[J].環境科學學報，2008，（6）:1107.

[7]Shi L N,Zhang X,Chen Z L.Removal of Chromium（VI）from wastewater using bentonite-supported nanoscale zero-valent iron[J].Water research,2011，（45）:887.

DISPOSAL OF WASTE WATER WITH CHROMIUM（Ⅵ）THROUGH THE ORGANIC MODIFICATION BENTONITE LOADED WITH THE FERRIC HYDROXIDE

ZHOU Xiao-tie1LIU Xue-gang2SUN Shi-qun2
（1 Anhui Institute of Environment Science,Hefei Anhui 230061）
（2 School of Resource and Environment Engineering,Hefei University of Technology,Hefei Anhui 230009）

The organic modification bentonite loaded with the ferric hydroxide can be made through using the organic bentonite with the good absorptive property as the carrier,and the adsorption experiment of waste water with chromium（Ⅵ） is carried out by the modified composite adsorbent obtained.The results indicate that the removal efficiency of waste water with Cr（Ⅵ）is good when the mass fraction of modification bentonite is 3‰.The removal ratio of waste water with 10 mg/L Cr（Ⅵ）can reach 98.37%under the following conditions:the dosage of composite adsorbent is 1.0 g;the temperature is 25℃and the oscillating time is 4 hours.

ferric hydroxide；organic modification bentonite；adsorption；waste water with Cr（VI）

X703

A

1672-2868（2014）03-0059-04

責任編輯：陳澍斌

2014-04-15

周曉鐵(1956-)，男，江蘇宜興人。安徽省環境科學研究院，高級工程師。研究方向:環境評價與規劃。