牟淑杰
(辽宁石油化工大学职业技术学院,辽宁 抚顺 113001)
改性凹凸棒土的制备及其对印染废水的处理效果
牟淑杰
(辽宁石油化工大学职业技术学院,辽宁 抚顺 113001)
以凹凸棒石粘土为原料,采用三氯化铝(AlCl3)对凹凸棒石粘土进行改性,探讨了改性凹凸棒石粘土投量、pH值、吸附时间对处理效果的影响。结果表明:改性凹凸棒石粘土投加浓度为50g/L,吸附时间为40min,pH值=3时,印染废水的脱色率可达98%;该方法具有处理效果好,操作简单等优点;热再生是凹凸棒石粘土最好的再生方法。
凹凸棒石粘土;吸附;脱色;印染废水
印染行业是工业废水的排放大户,据不完全统计,我国每年排放量约为6.5亿t以上。印染废水具有颜色深,COD值较高,组成复杂,分布面广等特点。目前常用的处理方法有化学沉淀法、生物法和吸附法等[1]。近年来,化纤织物的发展和印染后整理技术的进步使PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水,给处理增加了难度。因此,急需开发新的处理技术和工艺。
凹凸棒土主要矿物成分为凹凸棒石,是层链状分子结构的含水镁铝硅酸盐矿物,呈针状结晶,具有独特的三维空间结构和较大的比表面积,同时它还具有很高的吸附活性,在食品、酿造、医药、环保等行业得到了广泛应用。我国凹凸棒石粘土资源丰富,仅江苏盱眙查明资源储量就高达2.72亿t。
本实验选用天然粘土自制凹凸棒石粘土吸附剂[2-4],用以处理印染废水获得了良好的效果。
材料:凹凸棒石粘土来源于云南省普洱市,其化学成分(%)为:SiO253.7、Al2O38.9、Fe2O35.3、TiO20.9、CaO1.4、MgO9.3、其他20.5。
仪器:7230G型可见分光光度计,pHS25型酸度计,SHZ-82水浴恒温振荡器,S-6A型磁力搅拌器,LXJ型离心机。
(1)预处理。将未经处理的凹凸棒石原土1 000g置于三口烧瓶中,加入0.25mol的2 000mL稀盐酸,搅拌30min,然后静置30min。倾出上层悬浮液,经离心后,将所得固体以去离子水洗涤4次,最后将洗净的凹凸棒石粘土于100℃烘干,备用。
(2)改性。将上述的凹凸棒石粘土与三氯化铝(AlCl3)按一定的配比加水混合,然后将改性凹凸棒石粘土置于坩埚电阻炉里500℃焙烧lh,冷却研磨过100目筛,备用。
在若干个锥形瓶中加入印染废水各100mL,水样预先用稀NaOH或稀H2SO4调pH值至一定数值,改变吸附剂的投加量;然后固定吸附剂的投加量,分别改变pH值、吸附时间和反应温度,取上清液离心分离,以去离子水为参比,用7230G型可见分光光度计测量吸光度[5],用下式计算脱色率:
式中:A0为染液的初始吸光度值;A为吸附后溶液的吸光度。
为考察废水pH值对脱色率的影响,取7个锥形瓶并向其中加印染废水100mL,调溶液pH值,再加入等量吸附剂,慢速搅拌(50r/min)一定时间后,静置沉降30min,离心分离,测定其吸光度,计算脱色率,结果见图1。
由图1可以看出,在pH值>4条件下,印染废水的脱色率随pH值的增大而降低。当pH值在2~4时,脱色率最好,原因是吸附剂的活性在偏酸性环境下被激活,其离子交换与吸附性能增加。在碱性条件下,其H+被中和,活性减少,吸附与交换性能减弱。因此,实验选用pH值=3。
为考察反应时间对印染废水处理效果的影响,取7个锥形瓶向其中加印染废水1 000mL,调溶液pH值为3,再加入5g吸附剂,吸附不同时间后,离心分离,测定其吸光度,计算脱色率,结果见图2。
由图2可见,脱色率在40min时已经达到97.9%以上,随着反应时间的继续增加脱色率变化不明显。因此,实验的最佳时间取40min。
在室温25℃、pH值=3的条件下,于7只烧杯中分别加入不同量的吸附剂及1 000mL印染废水,搅拌吸附30min后再静置10min,离心分离,测定吸附剂投加量对脱色率的影响[5],结果见图3。
由图3可见,脱色率随用吸附剂投加量的增加而增大,当吸附剂投加量达到50g/L时,脱色率达到98%,继续增加吸附剂的投加量,印染废水脱色率变化不大,考虑到处理费用,选择吸附剂的投加浓度为50g/L为适宜。
取适量改性凹凸棒石粘土待其吸附饱和后取出,分别用热再生和酸、碱再生进行吸附实验,比较不同再生方法的对脱色率的影响,结果如图4所示。
图4表明:热再生(500℃)的脱色率最高,其次是酸再生的脱色率,碱再生脱色率最小为80.9%,所以最佳再生方法为热再生。
称取不同吸附剂各5.0g,分别投加于100mL废水中,调溶液pH值,慢速搅拌(50r/min)一定时间后,再静置沉降30min,离心分离,测定其吸光度,计算脱色率,结果如图5所示。
从图5可以看出,脱色率最好的是由A1C13改性的凹凸棒石粘土。说明相对于其他三种吸附剂而言,A1C13改性的凹凸棒石粘土对染料废水的处理有一定的优势。
(1)复合吸附剂对染料废水有较好的脱色效果,当复合吸附剂投加浓度为50g/L,吸附时间为40 min,pH值为3时,吸附剂对印染废水的脱色率可达98%。
(2)吸附后的凹凸棒石粘土再生方法以热再生的方法最佳。
[1]室旭卿,王国庆.印染废水的脱色方法[J].广东化工,2004,31(2):62-66.
[2]孟范平,易怀昌.各种吸附材料在印染废水处理中的应用[J].材料导报,2009,23(7):69-72.
[3]张如春.改性凹凸棒土对染料废水脱色初步实验[J].广州环境科学,2007,22(3):6-9.
[4]张国字,王鹏.凹凸棒石粘土及在水处理中的应用[J].工业水处理,2003,23(4):1-5.
[5]徐媛媛,范雪荣,等.凹凸棒土与活性炭对水溶性染料的吸附研究[J].印染助剂,2007,24(6):31-33.
Preparation of Modified Attapulgite Clay and Treatment of Dyeing Wastewater
Mu Shujie
(Vocational and Technical College, Liaoning University of Petroleum & Chemical Technology, Fushun 113001, China)
The attapulgite clay is taken as the experimental material.Attapulgite clay is modified by aluminum chloride (AlCl3),the effect of the dosage of modified attapulgite clay, pH and the contacting time for dyeing wastewater was investigated. The result shows that the discoloring rate can be 98% with the dosage of modified attapulgite clay 50g/L, the contacting time is 40 min, pH is 3 and the reaction temperature is 25℃.This technology has advantages of good treatment efficiency, easy operation, and so on. In addition, the thermal regeneration is the best regeneration method of attapulgite clay.
attapulgite clay; adsorption; discoloratio; dyeing wastewater
P619.231;X703.1
A
1007-9386(2010)02-0046-02
2009-12-25