廢水中常見離子對(duì)載鐵改性膨潤(rùn)土吸附Cr(Ⅵ)的影響

周佳瑋，陳泉水，朱業(yè)安，羅太安

(1.東華理工大學(xué) 放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013；2.東華理工大學(xué) 化學(xué)生物與材料科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013)

廢水中常見離子對(duì)載鐵改性膨潤(rùn)土吸附Cr(Ⅵ)的影響

周佳瑋1，2，陳泉水1，2，朱業(yè)安1，2，羅太安1，2

(1.東華理工大學(xué) 放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013；2.東華理工大學(xué) 化學(xué)生物與材料科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013)

載鐵改性膨潤(rùn)土；廢水；常見離子；Cr(Ⅵ)；吸附

工業(yè)廢水中，重金屬鉻通常以六價(jià)陰離子形式存在[1]，是一種對(duì)人體健康及環(huán)境有極大威脅的污染物。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)吸附法處理含鉻廢水的研究主要集中在吸附劑的選擇及改性、吸附過程的影響因素、動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)方面，而實(shí)際廢水成分較為復(fù)雜，除所需吸附的重金屬離子外還包含一些常見的陰、陽(yáng)離子，目前，有關(guān)這些離子對(duì)鉻的吸附過程是否存在影響的研究不多。

1 試驗(yàn)部分

1.1 樣品與試劑

載鐵改性膨潤(rùn)土：取天然膨潤(rùn)土80 g(過120目篩)，置于1 L燒杯中，加蒸餾水至刻度，電磁攪拌4 h后靜置分層約30 min，過濾并保留上層懸濁液。懸濁液中加入適量NaCl并保證其濃度為2 mol/L，振蕩24 h后用AgNO3離心洗滌至無氯離子后烘干。取烘干的鈉化膨潤(rùn)土40 g置于1 mol/L FeCl3溶液中，電磁攪拌24 h后離心洗滌至無氯離子，獲得載鐵改性膨潤(rùn)土，烘干后備用[2]。

Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)溶液：取0.282 7 g干燥K2Cr2O7置于1 000 mL容量瓶中，加蒸餾水溶解并稀釋至刻度，搖勻，此溶液中鉻質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL。取10 mL該溶液稀釋至1 000 mL，溶液中鉻質(zhì)量濃度為1.0 μg/mL。

其他試劑：NH4NO3，Na2CO3，Ca(NO3)2，Mg(NO3)2，NaHCO3，NaOH，HNO3，均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用對(duì)照法，設(shè)置15組試驗(yàn)和1組對(duì)照試驗(yàn)(不添加其他離子)，每種陰、陽(yáng)離子各3組(設(shè)置一定濃度梯度)，每組溶液Cr(Ⅵ)質(zhì)量濃度為0.05 mg/mL，改性膨潤(rùn)土用量30 g/L。試驗(yàn)過程中，用低濃度NaOH和HNO3溶液對(duì)溶液pH進(jìn)行調(diào)整，并將試驗(yàn)及對(duì)照組樣液置于恒溫振蕩器中(30 ℃，150 r/min)振蕩反應(yīng)一定時(shí)間。采用二苯碳酰二肼分光光度法測(cè)定溶液吸光度，計(jì)算Cr(Ⅵ)吸附率。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 Ca2+、Mg2+濃度對(duì)載鐵改性膨潤(rùn)土吸附Cr(Ⅵ)的影響

Ca2+和Mg2+在水體中容易形成CaO、MgO和Ca(OH)2、Mg(OH)2，是水硬度的重要指標(biāo)[3]。試驗(yàn)中選用Ca(NO3)2和Mg(NO3)2配制廢水，通過改變離子濃度及溶液pH，考察2種陽(yáng)離子濃度對(duì)載鐵改性膨潤(rùn)土吸附Cr(Ⅵ)的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 Ca2+(a)、Mg2+(b)濃度對(duì)載鐵改性膨潤(rùn)土吸附Cr(Ⅵ)的影響

由圖1看出，Ca2+、Mg2+濃度對(duì)載鐵改性膨潤(rùn)土吸附Cr(Ⅵ)的影響相似：溶液pH≤6時(shí)，Ca2+、Mg2+的存在會(huì)抑制載鐵改性膨潤(rùn)土對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附，但Ca2+濃度的影響無明顯規(guī)律，而Mg2+濃度越高影響越明顯；溶液pH≥7后，Ca2+、Mg2+的存在可提高改性膨潤(rùn)土對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附率，這種影響隨Ca2+濃度升高而增大，隨Mg2+濃度升高而減小。

圖濃度對(duì)載鐵改性膨潤(rùn)土吸附Cr(Ⅵ)的影響

圖濃度對(duì)載鐵改性膨潤(rùn)土吸附Cr(Ⅵ)的影響

2.4 Ca2+、Mg2+對(duì)試驗(yàn)影響的分析

大量研究[6-9]表明:溶液中存在Ca2+、Mg2+等金屬陽(yáng)離子時(shí)，這些離子會(huì)與膨潤(rùn)土所要吸附的重金屬離子發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附；同時(shí)，在pH較低的酸性條件下，溶液中還有較多H+，部分H+也會(huì)占據(jù)膨潤(rùn)土的吸附位，同樣會(huì)對(duì)重金屬離子產(chǎn)生吸附競(jìng)爭(zhēng)，從而降低膨潤(rùn)土對(duì)重金屬離子的吸附效果。

廢水體系中存在平衡反應(yīng)

3 結(jié)論

[1] 李菲，趙俊學(xué)，馬紅周，等.用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂從不銹鋼酸洗廢水中富集鉻[J].濕法冶金，2011，30(1)：71-73.

[3] 周密.腐植酸對(duì)零價(jià)鐵去除污染水體中六價(jià)鉻的影響[D].杭州：浙江大學(xué)，2007.

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Effects of Common Ions on Adsorption of Cr(Ⅵ) in Wastewater by Fe-immobilized Modified Bentonite

ZHOU Jiawei1，2，CHEN Quanshui1，2，ZHU Yean1，2，LUO Taian1，2

(1.KeyLaboratoryforRadioactiveGeologyandExplorationTechnology,FundamentalScienceforNationalDefense，EastChinaUniversityofTechnology，Nanchang330013,China;2.SchoolofChemistry，BiologyandMaterialsScience，EastChinaUniversityofTechnology，Nanchang330013，China)

Fe-immobilized modified bentonite；wastewater；common ions；Cr(Ⅵ)；adsorption

2016-11-03

科技部國(guó)際合作項(xiàng)目(2015DFR61020)；江西省教育廳科技項(xiàng)目(GJJ14468)；江西省科技廳科技合作領(lǐng)域一般項(xiàng)目(20161BBH80052)；國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(2011RGET08)；東華理工大學(xué)校長(zhǎng)基金理工類項(xiàng)目(DHXK201405)。

周佳瑋(1991-),男，江西南昌人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)轲ね廖讲牧霞碍h(huán)境分析化學(xué)。

X703

A

1009-2617(2017)04-0306-04

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.04.013