有机改性膨润土负载羟基氧化铁处理含铬（VI）废水

周晓铁刘雪刚孙世群

(1 安徽省环境科学研究院，安徽 合肥 230061)

(2 合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009)

有机改性膨润土负载羟基氧化铁处理含铬（VI）废水

周晓铁1刘雪刚2孙世群2

(1 安徽省环境科学研究院，安徽 合肥 230061)

(2 合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009)

以具有良好吸附性能的有机膨润土作为载体制备有机改性膨润土负载羟基氧化铁,并用制备的复合吸附剂对含铬(VI）废水进行吸附实验.结果表明,改性膨润土的质量分数为3‰时,Cr(Ⅵ）废水去除效果较好.当复合吸附剂的投加量为1.0g,温度为25℃,振荡时间为4h时,对含10mg/L的Cr(Ⅵ）废水去除率达98.37%.

羟基氧化铁；有机改性膨润土；吸附；含铬(VI）废水

1 引言

近年来，铬及其化合物在工业上应用广泛，化工、染料、制药、冶金、电镀等行业都会产生大量的含铬废水[1，2]，且大多超过了国家规定的排放标准。水中的铬可在人体内积累，并具有致癌作用，因此，各国对排放的废水、农业灌溉水质、地面水以及引用水的铬含量，均有严格的规定[3]。

膨润土是以蒙脱石为主要成分一类层状硅酸盐粘土矿物，具有比表面积大，吸附能力和离子交换能力强等优点，近年来在环境治理领域得到了广泛的关注[4]。有机膨润土是不同结构的氨离子与改性过后的膨润土发生阳离子反应制得的，在环保上具有较大的应用潜力，它已用于印染废水、含油废水、含Cr(VI)废水的净化处理。而利用铁的各种(氧)氢氧化物对有毒有害重金属的吸附性能及机理的研究,已成为近年研究的热点之一[5-7]。

本文拟通过实验将改性膨润土在有机介质下制备羟基氧化铁，分析对含铬废水的吸附性能，以期得到一种性能良好，并能推广应用的方法，这种方法对于吸附工业废水中的Cr(VI)具有一定的指导意义。

2 实验部分

材料:膨润土(AR，钠基)，K2Cr2O7(GR)，二苯碳酰二肼(AR)，硫酸(AR)，磷酸(AR)，

三氯化铁(AR，FeCl3·6H2O)，羧甲基纤维素钠(CMC)，明胶，十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB).

主要仪器:电子天平(FA2004，上海恒平)，紫外-可见分光光度计(752S，上海光谱)、恒温振荡器(HZQ-F160，常州杰博)、磁力加热搅拌器(CJJ79-1，上海精科)、循环水式多用真空泵(SHB-ⅢA，西安常仪)。

在一定量的膨润土中加入质量浓度为10%的CTMAB，混合溶解，置于磁力搅拌器上，在70℃下搅拌2h后静置，待冷却后抽滤，将固体于60℃烘箱中烘干。

在50mL浓度为0.25mol/L的FeCl3溶液中溶解64.2%的羧甲基纤维素钠和5%的明胶，再加入一定比例的改性膨润土，缓慢滴加0.5mol/L的NaOH溶液，至溶液pH为7，静置分层后抽滤，将固体于60℃烘箱中烘干至恒重。用研钵捻至粉末状，制得有机改性膨润土负载羟基氧化铁。

含Cr(VI)废水由K2Cr2O7配制，质量浓度为100mg/L，初始pH值为7。

取50mL待测水样于250mL锥形瓶中，加入一定量的复合吸附剂，室温下(25℃)振荡吸附处理一定的时间。离心处理液并取上层清液测定Cr(VI)含量，计算模拟废水中Cr(VI)的去除率。

根据GB/T 7467-87二苯碳酰二肼分光光度法测定Cr(VI)浓度。

3 结果与讨论

在探索性实验的基础上，考察复合吸附剂用量、温度、Cr(VI)浓度对模拟废水中Cr(VI)去除率的影响。

制备五组不同比例的改性膨润土复合吸附剂，改性膨润土的投加量分别为0、0.05g、0.1g、0.15g、0.2g。取5个锥形瓶分别加入50ml浓度为100mg/L的Cr(Ⅵ)溶液，同时分别加入0.5g不同比例的复合吸附剂，震荡30min后。考察不同膨润土量对Cr(Ⅵ)吸附的影响。结果见图1。由图可知，加入0.15g改性膨润土，去除率达到88.52%。故本实验选用质量分数为3‰(0.15g)的改性膨润土负载有机介质中的羟基氧化铁制备复合吸附剂。

在室温与模拟废水初始pH=7条件下，分别将一定量的复合吸附剂投入含Cr(Ⅵ)废水中，吸附处理一定时间后，考察复合吸附剂投加量对Cr(Ⅵ)吸附的影响，结果见图2。由图可知，随着投加量的增大，Cr(Ⅵ)去除率逐渐增大。投加量为0.2g时，去除率较小。随着吸附剂量的增加去除率增加，且在初始时变化较大而后较小且其曲线趋平，在1.0g时去除率最高，而且变化较小，所以可得1.0g较合适。

在模拟废水初始浓度为100mg/L，pH=7条件下，将1g的复合吸附剂投入含Cr(Ⅵ)废水中，在不同的温度下吸附处理一定时间后，考察温度对Cr(Ⅵ)吸附的影响，结果见图3。由图可以看出，随着反应温度的升高，去除率不断提高。反应温度为15℃时，4h时的吸附效率为94.58%，而在25℃和35℃时Cr (Ⅵ)在1h就可以达到相近的吸附效率。主要是因为在高温下，Cr(Ⅵ)由溶液中到羟基氧化铁表面运动的活性增加了。但25℃和35℃相比，效率已经十分接近。考虑到实际应用，一般选择在常温条件下进行反应，所以温度反应以25℃为宜。

在室温与模拟废水初始pH=7条件下，将1.0g复合吸附剂投入含不同浓度的Cr(Ⅵ)废水中，吸附处理一定时间后，考察浓度对Cr(Ⅵ)吸附的影响，结果见图4。由图可知，在三种浓度下吸附率均首先随反应时间增加而增大，在4h时吸附率基本保持不变，由此可知最佳的反应时间4h。同时处理10mg/L、50mg/L、100mg/L的的含Cr(Ⅵ)废水，去除率分别为98.37%、97.99%和96.86%，出水中Cr(Ⅵ)离子浓度分别为0.326mg/L、0.402mg/L和0.629mg/L，符合污水综合排放标准(GB8978-1996)。另一方面Cr(Ⅵ)去除量随着Cr(Ⅵ)离子浓度的升高而增大，这是因为Cr(Ⅵ)离子浓度越高，与吸附剂表面活性基团反应的离子数量越多，离子的吸附量就越大。

4 结论

(1)制备复合吸附剂各组分的最佳比例是:质量分数分别为64.2%的羧甲基纤维素钠、5%明胶、3‰的改性皂土。

(2)当复合吸附剂的投加量为1.0g，温度为25℃，振荡时间为4h时，对含10mg/L的Cr(Ⅵ)废水去除率达98.37%。

(3)在最佳实验条件下，经过处理过的含Cr(Ⅵ)模拟废水，出水中Cr(Ⅵ)离子的浓度符合污水综合排放标准(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.

[2]Monika J,Vinod K G,Krishna K.Adsorption of hexavalent chromium from aqueous medium onto carbonaceous adsorbents prepared from waste biomass[J].Journal of Environment Management,2010，（4）:949.

[3]孟祥和，胡国飞.重金属废水处理[M].北京:化学工业出版社，2000:12-13.

[4]曹福，刘瑾.有机改性膨润土对铬的吸附特性研究[J].江苏科技大学学报，2011，（4）:387.

[5]邵红，孙怜.铁镍交联改性膨润土的表征及对铬的吸附性能研究[J].化学世界，2007，（12）:709.

[6]胡六江，李益民.有机膨润土负载纳米铁去除废水中硝基苯[J].环境科学学报，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

责任编辑：陈澍斌

2014-04-15

周晓铁(1956-)，男，江苏宜兴人。安徽省环境科学研究院，高级工程师。研究方向:环境评价与规划。