鄂州膨潤土對南湖水中COD的吸附

2022-12-27 01:06:03 字數 4849 閱讀 7338

褚曉亮,周嘉鬱,陳再生,程飛飛,楊慧群

(武漢理工大學資源與環境工程學院,湖北省武漢市,430070)

摘要:以鄂州膨潤土為原料,研究其對南湖水中cod的吸附作用與機理,通過改變單一變數投加量,ph值,溫度和攪拌時間,確定最佳吸附條件。結果表明,原南湖水cod含量為52.

36mg/l,提純膨潤土的吸附效果不明顯。而高溫焙燒改性膨潤土的吸附效果提公升明顯,當ph值為9,吸附劑用量為3g/l,吸附時間為30min,溫度為55℃時,吸附效果為34.02%。

吸附後水中cod的含量為34.55mg/l,達到國家v類水的指標[1]。

關鍵詞:膨潤土;cod;吸附

中圖分類號文獻標識碼文章編號

study on adsorption of cod in the south lake by ezhou bentonite

chu xiao-liang, zhou jia-yu, guan jun-fang, chen zai-sheng, cheng fei-fei, yang hun-qun

(school of resourceful & environmental engineering of wuhan university of technology, wuhan 430070)

abstract:to ezhou bentonite as raw materials, to the south lake water absorption function and mechanism of the cod, through the change a single variable dosing quantity, ph value, temperature and stirring time, determined the best adsorption conditions. the results showed that the adsorption of bentonite purification effect under 15%.

when ph value for 9, absorbent dosage for 3 g/l, adsorption time for 30 min, for 55 ℃ temperature, high temperature roasting modification of bentonite ascension adsorption effect significantly, adsorption effect of 35%.

水體中含有大量的汙染物,除無機汙染物外,還含有大量的有機汙染物。鑑於水體中有機物的含量複雜,所以經常把化學需氧量cod作為水體中有機汙染物的含量指標,同時也是水體汙染程度的重要指標之一。膨潤土是一種分布廣泛的非金屬礦產,其主要礦物成分為蒙脫石。

蒙脫石具有很大的比表面積,決定了其具有較高的離子交換容量及很強的吸附能力等特性[2]

目前,關於膨潤土對cod的吸附已有不少研究,但絕大多數研究侷限於高濃度的cod含量,並且大多為模擬廢水[3-6],專注於某一類有機物的吸附效果和吸附機理[7-8]。但實際汙水往往達不到實驗匯中縮合廢水的濃度,並且實際汙水中有機物種類也更為複雜。本**研究了鄂州膨潤土對低濃度cod含量的武漢市南湖水的吸附的效果與機理,對武漢南湖汙水的處理具有指導意義。

本實驗分別做了南湖水中cod的含量,膨潤土基本效能測試,提純膨潤土和高溫焙燒膨潤土對南湖水中cod的吸附效果。

1實驗部分

1.1 實驗儀器、試劑與原料

79-2磁力加熱攪拌器,l×j-ⅱ低速大容量多管離心機,壓力蒸汽消毒器,stcl-2a數顯智慧型恆溫水浴箱,fa2004電子分析天平,phs - 3c精密ph計,kwy-500-電熱乾燥箱,微波消解爐,消解罐,25ml酸式滴定管,移液管,重鉻酸鉀,鄰菲羅啉,硫酸汞,硫酸亞鐵銨,硫酸亞鐵,鄂州低品位鈣基膨潤土,其蒙脫石含量50% ~65%,武漢南湖水。

1.2 南湖水中cod的測量

用重鉻酸鉀法測量南湖水中cod的含量值為52.36mg/l,超出了地表水v類水質的cod含量指標[1]。

1.3 膨潤土的提純與改性

以鄂州低品位鈣基膨潤土為原料,採用濕法提純工藝,以1%六偏磷酸鈉為分散劑[9],礦漿濃度為25%,提純後膨潤土中蒙脫石含量由52.64%提高到86.58%提高膨潤土純度。

將提純膨潤土在450℃的溫度下焙燒2h,自然冷卻後得到高溫活化膨潤土。將提純膨潤土與高溫活化膨潤土用研缽研磨,後用200目篩子篩分,取其篩下≤74um產品作為實驗原料。其中提純膨潤土的基本效能見表1。

表1 提純後的膨潤土基本效能

1.4吸附實驗

取100ml南湖水加入到250ml的錐形瓶中,加入膨潤土後,攪拌,吸附,然後取吸附後的水樣10ml與消解罐中,加入5.00ml0.05mol/l的重鉻酸鉀消解液,加入10ml硫酸-硫酸銀催化劑作催化劑,密封,用微波爐消解15min後,取出冷卻,將溶液轉入250ml錐形瓶中,用試亞鐵靈作指示劑,用0.

01mol/l的硫酸亞鐵銨滴定。

2結果與分析

2.1 不同投加量對cod吸附率的影響

分別取0.1g,0.2g,0.

3g,0.5g,0.8g提純膨潤土和高溫活化膨潤土各1份,分置於10個250ml的錐形瓶中,分別加入南湖水100ml,常溫下攪拌30min,離心,取上層清液,用重鉻酸鉀法測定cod的含量,計算cod的去除率,結果如圖1所示。

圖1 cod去除率與投加量的關係

由圖可知,cod的去除率隨投加量的增加而增大,其中當提純膨潤土的投加量在0.3g時,提純膨潤土對cod的吸附效果達到10.01%,之後隨著投加量的增加,去除附效果提公升並不明顯。

但由於未改性的膨潤土中含有的水分子阻礙了有機物的吸附,所以吸附效果有限。高溫焙燒膨潤土對cod的吸附隨投加量的增加有乙個極為迅速的提公升,當投加量達到0.3g時,cod的去除率達到30.

32%,這是由於,隨著膨潤土投加量的增加,增加了吸附空間和吸附容量,投加量的增加促進了膨潤土對cod正向吸附的過程。隨後隨著投加量的增加去除效果增長趨勢不明顯,膨潤土的利用率也隨之降低。從經濟角度和去除效果方面考慮,宜將投加量定位3g/l。

2.2 不同ph值對cod吸附率的影響

取0.3g提純膨潤土5份,高溫活化膨潤土5份,分置於10個250ml錐形瓶中,分別加入南湖水100ml,用naoh溶液分別調節到不同的ph值,攪拌30min,離心,去上層清液,測定其中cod的含,計算cod的去除率,結果如圖2所示。

圖2 cod去除率與ph值的關係

由圖可知,膨潤土對cod的吸附率隨ph值的公升高而基本經歷乙個由低到高,再變低的過程。當ph值為9時吸附效果較好,達到32.78%。

可知鈣基膨潤土對cod的去除效果在弱鹼性環境下最好。適當增加oh-濃度可使蒙脫石斷面負電荷增加,增大離子交換容量[10],從而提高了膨潤土對cod的去除效果。但當oh-太高時,吸附在膨潤土表明的鹼量也相應增加,堵塞了層間的孔道,反而減小了離子的交換容量[11], cod的去除效果反而降低。

因此,膨潤土去除cod的最佳ph值應為9。

2.3 不同吸附時間對cod吸附率的影響

取0.3g提純膨潤土5份,高溫活化膨潤土5份,分置於10個250ml錐形瓶中,分別加入南湖水100ml,常溫下攪拌10min,20min,30min,40min,60min,離心,取上層清液,測定其中cod的剩餘含量,計算cod的去除率,結果如圖3所示。

圖3 cod去除率與攪拌時間的關係

由圖可知,膨潤土對cod的去除作用隨時間的增長而增長。在30min之前,膨潤土對cod的吸附處於乙個極為快速的吸附過程,此時由於膨潤土中有大量的離子交換容量,膨潤土去除水中cod的反應迅速。cod的去除率在短時間內有乙個迅速提高。

當攪拌時間為30min時,膨潤土對cod的去除效果為30.21%。此時,膨潤土去除cod的反應達到乙個基本平衡狀態。

之後隨著時間的繼續增加,cod的去除效果提公升並不明顯。考慮到膨潤土去除cod的反應絕大部分集中發生在前30min。所以膨潤土去除cod的最佳攪拌時間定為30min。

2.4 不同溫度下膨潤土對cod吸附

取0.3g提純膨潤土5份,高溫活化膨潤土5份,分置於10個250ml錐形瓶中,分別加入南湖水100ml,用恆溫水浴鍋分別設定25℃,35℃,45℃,55℃,65℃,攪拌30min,離心, 取上層清液測定cod含量,計算cod的去除率,結果如圖4所示。

圖4 cod去除率與溫度的關係

由圖可知,在25℃——55℃之間,隨著溫度的公升高,膨潤土對cod的吸附效果逐漸提公升。這是因為溫度的公升高對反應速度,離子的擴散有良好的促進作用,離子的交換速率也加快,從而提公升了吸附效果。當溫度達到55℃時,膨潤土對cod的吸附效果達到最高值,為34.

02%。之後,隨著反應溫度的繼續公升高,膨潤土對cod的去除效果反而呈現下降趨勢。由於溫度的公升高反而減小鈣基膨潤土ca+的溶解度,減小了離子的交換容量,影響了鈣基膨潤土的吸附效果。

由此可知,當溫度為55℃的時候,膨潤土對cod的吸附效果最好。但由於溫度對cod的去除率影響變化並不是特別大,考慮到實際應用,反應溫度定為常溫25℃即可。

3結論實驗結果表明,提純膨潤土對cod的吸附率較低,去除效果不明顯。究其原因,提純鈣基膨潤土效能較差,質量不穩定,並且其中含有表面水,結構水,水膜阻礙了有機汙染物質的吸附,使cod去除效果不明顯。

而通過高溫焙燒活化,膨潤土對cod的吸附作用有明顯的提公升,吸附前水中cod的含量為52.36mg/l,吸附後水中cod的含量為34.55mg/l,達到國家v類水的指標。

因為提純膨潤土通過焙燒活化,失去了表面水,結構水,減小了水膜對有機汙染物質的阻礙作用,有效地提高了膨潤土的吸附作用,可以看出,當投加量為3g/l,ph值在9,溫度為55℃,吸附時間為30min的條件下,膨潤土對cod的吸附作用可以達到乙個比較理想的吸附效果。

參考文獻

[1]國家環境保護總局,監督檢驗檢疫局. gb3838-2002.地表水環境質量標準[s].北京:中國環境科學出版社,2002

[2] 邱俊,呂憲俊. 膨潤土及改性產品在環境工程中的應用[j]. 中國非金屬礦工業導刊, 2003,6:45—48

[3] 梁彥秋,張顯龍,邵紅等. 鐵鈦無機交聯膨潤土的製備及其對cod的吸附研究[j]. 當代化工, 2004,33(06):347-349.

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