钼改性高岭土在造纸废水处理中的应用思考

胡雪峰

（茂名高岭科技有限公司广东茂名525026）

钼改性高岭土在造纸废水处理中的应用思考

胡雪峰

（茂名高岭科技有限公司广东茂名525026）

造纸废水为较难降解的废水，常规的絮凝法、生化法以及物理法极难达到较好的处理效果，外加化学氧化絮凝法、膜生物处理技术等方式处理的流程工艺极其复杂；因而费用低、操作简便以及处理效果好的方式对造纸水废水的处理来说至关重要。

电化学降解；高岭土；造纸废水

前言

本次主要将钼改性高岭土作为一种催化剂，通过电化学降解形式对造纸的废水进行处理，操作简单方便，且对于废水的处理效果较好，同时通过分析造纸水催化剂负载离子的不同、矿化度以及初始的PH等对废水处理的总体效果进行研究，现将全部内容整理如下：

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

氯化钠、氯化铁、氯化钴、氯化铜、硫酸亚铁铵、浓硫酸、氢氧化钠、硫酸汞、磷酸二氢钠、硫酸银、重铬酸钾、硫酸铝钾以及钼酸铵均为分析纯；工业品，高岭土。消解装置选取多功能HB-I型；搅拌器型号为恒温磁力85-2型；直流稳压电源为WYK-302B2；真空干燥箱型号为DZF-6050。

1.2 制备催化剂

将高岭土混合适量的钼酸铵与氢氧化钠溶液，于80℃的恒温中进行2h的搅拌，抽滤后晾干固体[1]。于60℃下实行真空干燥，在600℃温度中焙烧4h，便可得出钼改性高岭土催化剂。钼酸铵、氢氧化钠及高岭土的比例保持不变，于其中加入适当比例的磷酸二氢钠，其处理的方式与上述相同，便可得到钼-磷改性高岭土催化剂。

1.3 降解造纸水

经电化学进行催化，于容量在500mL，温度在25℃的电解池中实施，其中电极应用的面积在19.2cm（26cm×3.2cm）的石墨电极，且两平行的电极均垂直固定于圆柱体内，如图1所示。

图1 实验装置图

将150mL的造纸水加入250mL的水待稀释后将其注入到电解池内，对溶液PH值进行调节，同时加入一定的催化剂，对磁力搅拌器进行调节，将其转速设定为200r/min，电压设定在10V，而温度则控制在25℃[2]，进行一定时间的电解后停止反应，对化学需氧量进行测定。

2 结果

2.1 磷对造纸废水COD的影响

当pH值为7，电压为10V，且体系温度在25℃时，催化剂为钼-磷改性高岭土时，COD去除几率与钼改性高岭土相比要高，具体研究结果如下：当反应时间在10min时，钼-磷改性高岭土对COD的降解在1200mg/L-1；钼改性高岭土为1300mg/L-1，当反应时间在20min时，钼-磷改性高岭土对COD的降解在1050mg/L-1；钼改性高岭土为1280mg/L-1；当反应时间在30min时，钼-磷改性高岭土对COD的降解在1150mg/L-1；钼改性高岭土为900mg/L-1；当反应时间在40min时，钼-磷改性高岭土对COD的降解在800mg/L-1；钼改性高岭土为1100mg/L-1，且在反应40min之后，COD的去除率依次为49%、34%，得出钼-磷改性高岭土催化剂的活性与钼改性高岭土比较要高。推测可得出可能因应用磷改性高岭土过程中，在体系内的磷酸根代替了高岭土AL2（OH）6结构中的OH-[3]，进而导致高岭土晶体的相关结构出现了变化，增大了孔隙率，同时孔结构比较明显，对催化剂的活性提高极为有利。

2.2 降解中对造纸废水COD的影响

当电压在10V、体系温度为25℃以及pH值为7时，负载金属离子前后在降解造纸水COD中的影响。当反应时间在10min时，钼-磷改性高岭土对COD的降解在1200mg/L-1；钼-磷改性高岭土+负载金属离子为900mg/L-1，当反应时间在20min时，钼-磷改性高岭土对COD的降解在1150mg/L-1；钼-磷改性高岭土+负载金属离子为600mg/L-1；当反应时间在30min时，钼-磷改性高岭土对COD的降解在900mg/L-1；钼-磷改性高岭土+负载金属离子为450mg/L-1；当反应时间在40min时，钼-磷改性高岭土对COD的降解在850mg/L-1；钼-磷改性高岭土+负载金属离子为350mg/L-1，得出当电解时间在40min时，造纸水COD的取出几率在75%，但催化剂为钼-磷改性高岭土时，其去除率在50%；当催化剂为钼-磷改性高岭土金属铁负载时，COD去除的几率高，究其原因或许是因为在造纸水氧化电催化中出现了Fenton反应，而三价铁离子电解时得到电子，进而变为二价铁离子，其后和电极形成的过氧化氢出现Fenton反应最后形成·OH[4]。其中·OH为氧化性极强的自由基，在有机物的氧化作用中具有较显著的效果；同时Fenton反应中出现的·OH能够推动废水进行降解，进而使COD下降明显。

2.3 初始PH对造纸废水COD的影响

当体系温度在25℃，电压在10V时，催化剂为负载铁离子改性高岭土。当pH值在4的时候，COD值下降的情况最为明显，在40min内，COD的值由1620mg/L下降到76mg/L，其去除几率在96%；同时随初始pH值的不断增高，COD的去除几率确不断下降，表明在造纸水废电化学的降解中，初始pH溶液在废水降解中的作用显著，对其原因进行推测可得出：①溶液pH对Fenton反应速率产生了影响，并对自由基的数量造成了影响；②在酸性条件下，羟基自由基的氧化活性高，更容易对反应当中的有机物进行氧化，同样在此情况下，羟基自由基也更容易产生[5]。因而可得出当pH在4时，钼-磷改性高岭土金属负载催化剂降解与催化作用最好，详见表1。

表1 造纸水初始pH对于COD的影响分析

2.4 不同金属离子负载对造纸水COD的影响

在同样的条件下，负载铁离子、铜离子以及钴离子对废水COD的影响如下：钼-磷改性+铁离子催化剂能够使COD值下降的表现最为显著，其去除率在96%，但钴离子的去除几率在67%，铜离子则为61%，由此表明负载铁离子的催化性能与钴离子、铜离子相比明显要优得多。

2.5 造纸水中氯化钠对COD的影响

在体系温度、pH以及电压与上述研究相同的条件下，当造纸水中加入适量的氯化钠之时，40min后，COD的值由1620mg/L降低至113mg/L，其去除率在94%；若不添加氯化钠时，则其去除率在77%。由此可知，如果体系当中加入合适剂量的氯化钠时，造纸废水降解的效果作为明显，对其进行推测，可得出：因体系内的氯离子形成了氧化性能极强的氯酸根离子以及次氯酸根离子。其反应时为：

3 结语

本次研究中，将催化剂选取为钼改性高岭土，并利用化学降解的形式对造纸的废水实施处理，经本次研究结果得出，若造纸水原始的pH值在4时，负载铁离子催化剂在改性高岭土中的COD去除几率高达90%之上。

[1]王莹，侯党社，韩莉萍，马红竹.钼改性高岭土在造纸废水处理中的应用[J].应用化工，2011，45（06）：1112～1114.

[2]方金宇，林金辉.造纸涂布级高岭土选矿加工研究进展[J].中国非金属矿工业导刊，2011，23（05）：31～35.

[3]王莹，侯党社，韩莉萍，马红竹.钒改性催化剂的制备及其在造纸废水处理中的应用[J].化工科技，2011，19（06）：37～40.

[4]李凯华，程宏飞，杜贝贝，徐红卫.非金属矿物在造纸行业中的应用进展[J].中国非金属矿工业导刊，2016，18（01）：3～8+15.

[5]蔡广超，马驰，黄科林，贾艳桦，谢清若，李克贤.高岭土综合利用技术研究进展[J].大众科技，2013，24（06）：111～114+25.

X793

A

1004-7344（2016）28-0328-02

2016-9-21

胡雪峰（1984-），男，硕士研究生，主要从事环境矿物材料研究、非金属矿物材料开发和加工等方面研究工作。