改性膨潤土的吸附性能研究

羅林飛，葛源，居樹萍，鐘曉林，簡正芬

（六盤水師范學院化學與材料工程學院，貴州六盤水553004）

隨著工業的不斷發展，各種環境污染問題接踵而來，其中水污染問題突出[1]，尤其染料廢水及工業廢水，其成分復雜，傳統凈化方法很難滿足國家對污水的排放要求[2]。因此，尋找一種價格低廉、使用方便、效果良好的吸附劑十分重要。膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的硅酸鹽礦物，是由兩層硅-氧四面體夾一層氧化鋁八面體構成的2∶1型的層狀晶體[3]，具有良好的吸附性能，且價格低廉，儲量豐富，可作為污水吸附劑[4]。但天然膨潤土的吸附性能并不理想，實際應用中常對其進行改性以增大其層間距和比表面積，以此提高吸附性能[5]。改性方法一般分為物理改性法和化學改性法，物理改性法中焙燒改性和微波改性較為常見，化學改性包括酸改性、堿改性和鹽改性等[3]。

本文以亞甲基藍溶液模擬印染污水，探索了膨潤土的改性方法，并對改性膨潤土的吸附性能進行了分析與討論。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

膨潤土，遼寧黑山；氫氧化鈉，分析純，成都金山試劑有限公司；亞甲基藍，分析純，天津奧普升化工有限公司。

SX-410型馬弗爐，北京科委永興儀器有限公司；HJ-4型磁力攪拌器，北京科委永興儀器有限公司；722S型分光光度計，上海精密科學儀器有限公司；20MX80-L型微波爐，中山東菱威力電器有限公司；SHZ-95B型循環水式多用真空泵，上海鷹迪儀器設備有限公司。

1.2 膨潤土的改性

膨潤土改性是指通過物理手段或化學方法增大膨潤土的晶層結構，改變膨潤土表面性質，使其活性增加，吸附性能提高。本文采用NaOH活化、微波、焙燒等方法改性膨潤土。

NaOH改性膨潤土：將5.0 g膨潤土加入到盛有100 mL濃度為1.0 mol/L的NaOH溶液中，并于磁力攪拌器中攪拌4 h后，抽濾并洗滌，將所得膨潤土于80℃鼓風干燥箱中干燥12 h后研磨，過100目標準篩，制得NaOH改性膨潤土。

微波改性膨潤土：稱取過100目標準篩的膨潤土原土5.0 g于稱量瓶中，將稱量瓶放置微波爐中，微波爐功率調至中高火位置，照射20 min，冷卻后取出，制得微波改性膨潤土。

焙燒改性膨潤土：稱取5.0 g膨潤土，在馬弗爐中400℃焙燒2 h，冷卻后研磨，過100目標準篩，制得焙燒改性膨潤土。

2 改性膨潤土的吸附性能測試

分別稱取1.5 g膨潤土原土、NaOH改性膨潤土、微波改性膨潤土、焙燒改性膨潤土于250 mL燒杯中，加入50 mL濃度為25 mg/L的亞甲基藍溶液，并于磁力攪拌器上攪拌2 h，靜置10 min，取上清液，在亞甲基藍最大吸收波長664 nm下[2]，用分光光度計測其上清液的吸光度值，并以原始亞甲基藍溶液作為空白試樣，計算脫除率η，脫除率η可由下式計算：

式中：Ao-空白試樣吸光度值；A1-加入改性土吸附后試樣吸光度值。

3 結果與討論

如圖1所示，膨潤土經NaOH、微波、焙燒改性處理后，吸附率明顯提高。

圖1 不同改性膨潤土吸附性能對比

經NaOH改性的膨潤土對亞甲基藍的脫除率為75.64%，較原土提高15.39%，原因可能是經過NaOH處理后，分布在膨潤土表面和孔道中的雜質被去除，增大了膨潤土的比表面積，同時有利于吸附質的擴散，使脫除效率提高[2]。

經微波改性的膨潤土對亞甲基藍的脫除率為74.36%，較原土提高14.11%，主要是經過微波改性的膨潤土結構更加疏松多孔，為膨潤土吸附亞甲基藍提供了有利的通道和空隙，使得脫除率得到提高[7]。

經焙燒改性的膨潤土吸附性能也得到提高，對亞甲基藍的脫除率為68.17%，較原土提高7.92%，主要是在焙燒過程中除去了膨潤土的水分子和雜質，膨潤土的比表面積增大，增加了能進入膨潤土結構中吸附位點[2]。

NaOH改性、微波改性和焙燒改性均能改善膨潤土的吸附性能，對亞甲基藍溶液有較好的吸附效果，相比于NaOH改性和焙燒改性，微波改性方法較為快速、高效且環保。

4 結論

（1）膨潤土可作為處理印染廢水的吸附劑，但原土對印染廢水吸附效果較差，改性后吸附效果有所提高。

（2）經NaOH、微波、焙燒改性后的膨潤土吸附亞甲基藍效果增強，原因可能是改性后膨潤土層間距增大，比表面積提高，相比于NaOH改性和焙燒改性，微波改性法較為快速、高效且環保。

（3）當用1.5 g NaOH改性膨潤土處理50 mL濃度為25 mg/L的亞甲基藍溶液時，亞甲基藍脫色率可達75.64%，較原土提高15.39%。