膨润土/过硫酸盐协同处理罗丹明B废水的研究

唐 婧，范开敏，王 芬，王 坤，黄小梅

(1.淮海工学院化学工程学院,江苏 连云港 222005;2.淮海工学院 理学院, 江苏 连云港 222005; 3.四川文理学院化学化工学院, 四川 达州 635000)

1 前 言

我国虽水资源丰富，但水污染的现象也较为严重，特别是随着现代工业的不断发展，出现了大量染料废水的排放，对环境造成了严重威胁。染料废水具有含量高、色度深、毒性大、生物降解难等特点。目前处理染料废水的主要方法有：化学氧化法[1]、吸附法[2]和生物法[3]等。其中吸附法和化学氧化法因操作简单、效率高、成本低而受到广泛关注。

吸附法的核心是优良的吸附剂。膨润土除了含有大量三氧化铝和二氧化硅之外，还存在少量的镁、钙、钾、钠、铁、钛等金属离子。其具有较大的比表面积和孔隙，对污染物有较强的吸附能力。

该实验以常规染料罗丹明B(RhB)为目标污染物，通过膨润土协同过硫酸盐处理染料废水，对比了过硫酸钾(PS)，过硫酸氢钾(PMS)，膨润土/过硫酸钾(Bt/PS)，膨润土/过硫酸氢钾(Bt/PMS)4个不同体系中RhB的去除效果，研究了不同单因素对去除效率的影响，为膨润土/过硫酸盐体系在废水处理领域的应用提供一定参考。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

UV-2550紫外可见分光光度计(日本岛津)，TG20-WS离心机(长沙湘智)，DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义予华)，多参数测定仪S220(上海梅特勒)。膨润土(上海试四)，过硫酸钾，过硫酸氢钾，罗丹明B，亚硝酸钠等均为分析纯。

2.2 实验方法

称取一定量的膨润土和过硫酸盐于30mL圆底离心管中，移取15 mL 已调节pH值的20 mg/L的RhB溶液，在设定温度下进行磁力搅拌，在规定时间进行取样，用亚硝酸钠终止反应，离心分离，取上层清液用紫外可见分光光度计在554nm处测定吸光度，计算去除率。

3 结果与讨论

3.1 不同体系对去除率的影响

图1 不同体系对去除效果的影响Fig.1 Effect of different systems on RhB removal efficiency

此外，膨润土对PMS的活化性能强于PS，可能是由于PS和PMS的结构不同造成，PS为对称结构，而PMS为不对称结构，其 O-O键的电子云发生偏移，更容易受活化剂的影响而发生断裂[10]，因而含有一定金属元素的膨润土活化PMS去除RhB的效果更佳。同时，膨润土还具有较大的比表面积，对RhB有一定的吸附作用。在吸附和氧化的协同作用下，RhB的去除率明显提高。

3.2 膨润土用量对去除率的影响

图2 膨润土投加量对RhB去除效率的影响Fig.2 Effect of bentonite dosage on RhB removal efficiency

3.3 过硫酸盐用量对去除率的影响

图3 过硫酸盐与RhB的摩尔比对去除率的影响Fig.3 Effect of the molar ratios of persulfate to RhB on removal efficiency

3.4 pH值对去除率的影响

图4 pH对RhB染料去除率的影响Fig.4 Effect of solution pH on RhB removal efficiency

3.5 温度对去除率的影响

图5 Bt/PS体系中温度对RhB去除效率的影响Fig.5 Effect of temperature of Bt/PS system on RhB removal efficiency

图6 Bt/PMS体系中温度对RhB去除效率的影响Fig.6 Effect of temperature of Bt/PMS system on RhB removal efficiency

4 结 论

4.1 与单纯的PMS和PS体系相比，膨润土的引入都有利于提高RhB的去除率，且膨润土与PMS的协同作用明显强于PS，这可能是因为膨润土活化PMS的能力更强。

4.2 降低pH值和升高温度有助于提高Bt/PS和Bt/PMS两个协同体系中RhB的去除率。

4.3 当膨润土投加量为0.01g，摩尔比为5∶1，RhB的初始pH为3，温度为30℃时，初始浓度为 20 mg/L的 RhB 溶液反应 30 min 后，Bt/PS和Bt/PMS体系的去除率可达到100%。可见，膨润土和过硫酸盐协同体系能有效去除水中的RhB。