鋁鎳改性膨潤土的制備及在處理染料廢水中的應用

李瑞靜　溫泉

摘 要 膨潤土是一種重要的非金屬礦，主要由蒙脫石構成，體結構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土的制備以及在染料廢水處理中的應用。

關鍵詞 鋁鎳改性膨潤土；制備；染料廢水

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0102-02

1 膨潤土的改性

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土結構通道中的雜質，有利于吸附分子擴散，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。在適當的溫度下焙燒一定時間后，膨潤土表面吸附水層間水及空隙中一些雜質可基本去除，膨潤土吸附能力得到增強。

1.2 改性劑改性

通常將其分為無機改性、有機改性、無機-有機復合改性。①無機改性。無機高分子改性劑可使單晶片締合結構，當對蒙脫石進行一定的處理時，復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的氧化柱對晶層起到穩定合柱狀支撐的作用。②有機改性。將有機離子表面活性劑引入到蒙脫石層間，原來附在蒙脫石表面的水膜被有機長鏈所取代，蒙脫石由親水性變為疏水性。③無機-有機復合改性劑。同時加入無機、有機改性劑，先用無機聚合物處理原礦物，使其進入層間，撐大層間距，再加入表面活性劑，長碳鏈親水性一端具有強烈的吸附架橋作用，大大提高了原土處理廢水的效果。

1.3 改性膨潤土在水處理中的應用

改性后的膨潤土在污水處理中應用廣泛，可以處理含重金屬廢水、含有機廢水、印染廢水、垃圾滲濾液以及洗滌用水，也可除臭。

1）含重金屬廢水的處理。通常對膨潤土進行活化或利用無機交聯劑改性，包括單陽離子和雙陽離子。孫家壽等則用鋁鋯交聯膨潤土對Cr（IV）進行吸附，得出當吸附時間為30分鐘，pH為2.5-3.5，每升水吸附劑用量為12 g/L時吸附率近100%。

2）含有機廢水處理。通常對膨潤土進行有機改性，此方面的研究報道很多，如朱利中等研究了CTMAB改性膨潤土對苯酚，苯胺，硝基苯和硝基苯胺的吸附。結果表明CTMAB膨潤土對硝基苯的飽和吸附容量達386 mg/L，優于其他吸附劑。

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

1.4 課題研究的目的和內容

對膨潤土原土進行鈉化，在一定條件下進行無機改性，制備鋁鎳無機改性膨潤土。用制得的一系列改性膨潤土對用酸性大紅配制的染料廢水進行處理，通過單因素實驗和正交實驗考察交聯過程中反應溫度，離子比，攪拌時間，改性劑投加量及懸浮濃度對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驗，考察吸附過程中pH值，震蕩時間，改性土投加量對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證實驗進行對比。

2 結果與討論

鋁鎳交聯膨潤土制備的最佳條件的確定：

1）鋁鎳交聯膨潤土制備的單因素實驗。吸附實驗中各條件為pH=4，震蕩時間1小時，改性土投加量為0.5克土/50毫升廢水。染料吸光度為1.203。通過單因素實驗得出規律如下。

①吸光度的去除率先隨交聯溫度的增加而增加達到一定程后，又隨交聯溫度的增加而減小。當溫度為70℃時，吸光度的去除率最大。②吸光度的去除率先隨交聯時間的增加而增加達到一定程后，又隨交聯時間的增加而減小。當時間為4小時時，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。當鋁鎳離子比為1：1時，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。當懸浮濃度為8時，吸光度的去除率最大。⑤吸光度的去除率隨交聯劑投加量增加而增加。當懸浮濃度為12時，吸光度的去除率最大。

2）鋁鎳改性膨潤土制備的正交實驗。通過正交實驗可以比較精確的得到鋁鎳改性膨潤土制備過程中，各因素如交聯時間，交聯溫度，鋁鎳離子比，懸浮濃度，交聯劑投加量對吸光度去除率的影響規律，確定最佳條件。

結論：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劑投加量增加而降低。

最佳條件：交聯溫度60℃，交聯時間3小時，鋁鎳離子比為1：1，懸浮濃度12%，交聯劑投加量10 mmol/g土。

影響最大的因素是鋁鎳離子比，其次是懸浮濃度，交聯時間，交聯劑投加量，交聯溫度。

3）膨潤土制備最佳條件的驗證實驗。在最佳條件下，即：交聯溫度60℃，交聯時間3小時，鋁鎳離子比為1：1，懸浮濃度12%，交聯劑投加量10 mmol/g土。測得吸光度去除率為63.26%。

結論：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。

對吸光度去除率影響最大的因素是PH，其次依次是震蕩時間和改性土投加量。

吸附最佳條件：pH=6，震蕩時間為50 min，改性土用量為0.7g/50ml，考慮到0.5076和0.54569相差較小和經濟效益，每50毫升廢水的改性膨潤土用量應選0.6克為宜。

4）鋁鎳膨潤土吸附吸光度驗證實驗。在最佳條件下，即：pH=6，震蕩時間為50min，改性土用量為0.6g/50ml，測得吸光度的去除率為70.96%。去除率不錯。

3 結束語

采用單因素實驗和正交實驗得到鋁鎳膨潤土制備的最佳條件：鋁鎳交聯膨潤土制備的最佳條件是：交聯溫度60℃，交聯時間3小時，鋁鎳離子比為1：1，懸浮濃度12%，交聯劑投加量10 mmol/g土。

制備改性膨潤土實驗中，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劑投加量增加而降低。

采用單因素實驗和正交實驗得到鋁鎳交聯膨潤土對染料廢水吸附實驗的最佳條件.鋁鎳交聯膨潤土的最佳吸附條件是：pH=6，震蕩時間為50 min，改性土用量為0.6g/50ml。

在吸附實驗中，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。

參考文獻

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