改性膨潤土對廢水中Cd2的去除

1、改性膨潤土對廢水中Cd2啲去除:In this paper, by using starch and PVA modified bentonite to remove Cd2+ in waste water achieved a good resuIt, based on the research of contact time, shock velocity, bentonite dosage, pH value and other factors on the bentonite adsorption ability, find out the optimum experimentai c

2、onditions. The resuIts show that, modified bentonite has good adsorption properties for Cd2+鎘作為一種有益于人類的重金屬廣泛應(yīng)用于電鍍工業(yè)、化工 業(yè)、電子業(yè)和核工業(yè)等領(lǐng)域。但隨著采礦、冶煉精煉和電鍍工業(yè)的不 斷發(fā)展，大量的含鎘廢水排入河流而造成環(huán)境的污染。由于鎘在環(huán)境中不能降解,具有很高的生物累計系數(shù),在人體中的半衰期長達(dá)10至30年，它不斷釋放并產(chǎn)生持續(xù)毒性作用和累積效應(yīng)，造成人 體腎、骨骼損害，對生殖、免疫系統(tǒng)有毒副作用，并導(dǎo)致癌癥發(fā)生。 1955年日本發(fā)生的痛痛病就是鎘污染造成的。目前治理鎘污染的

3、方 法有化學(xué)沉淀法和吸附法?；瘜W(xué)沉淀法處理鎘的效能與水的pH值密 切相關(guān)，如何準(zhǔn)確控制污染水體的pH值以及污染水體pH值大于 9. 5時可能導(dǎo)致濾過水中鋁超標(biāo)帶來次 生的飲水衛(wèi)生問題還未得到解 決。吸附法是廢水處理方法中的一類重要方法，目前常用的吸附劑為 活性炭1,因其吸附清除效果不高，且受到造價高，再生困難等 限制，適用范圍有限。天然膨潤土具有良好的吸附、離子交換等性能2,在工藝上具有投資小、方法簡便易行的優(yōu)點，且我國天然膨潤土資源豐 富、價格低廉，在廢水處理中具有廣泛的應(yīng)用前景3。未經(jīng)改性 的膨潤土比表面積和吸附能力較差，故一般用于廢水處理的膨 潤土都 要經(jīng)過改性，增大其比表面積，提高吸附

4、能力。本文將膨潤土經(jīng)去離 子打漿，棄去石英雜質(zhì)4,沉積干燥后與淀粉、PVA按照10: 3: 1的比例混合，先將淀粉-PVA混合液加熱到80C反 應(yīng)30min,然后直接 將膨潤土加入其中，常溫下攪拌30min,所得產(chǎn)物離心、漂洗、干燥后研磨粉碎備用5。1實驗部分試劑和儀器膨潤土（遼寧撫順）；淀粉分析純（國藥集團化學(xué)試劑XX公司）；硫酸鎘 分析純（國藥集團化學(xué)試劑XX公司）；原子吸收光譜儀zeenit700 （德國耶拿公司）；酸度計320型（梅特勒-托利多儀器XX公司）；X-射線衍射儀D/max-2200VPC（Rigaku ）；紅外光譜儀Magna560 （尼高力公司）；水浴恒溫振 蕩器SHC-

5、C型（江蘇江南儀器廠）；真空干燥箱DZF-6020型（上海 一恒科技XX公司）；離心機TG18-W （長沙維爾康湘 鷹離心機XX公 司）1.2實驗方法將改性膨潤土加入到制備好的Cd2+溶液中，振蕩吸附后離心，取上清液用原子吸收分光光度計測定上清液中Cd2+濃 度。實驗用膨潤土原土及改性土的物理化學(xué)性能見表1.表1膨潤土和改性膨潤土的性質(zhì)膨潤土經(jīng)過改性后各項性質(zhì)參 數(shù)都得到提升，實驗采用改性膨潤土。2結(jié)果與討論2. 1接觸時間對改性膨潤土吸附Cd2啲影響實驗條件：Cd2+濃度：l.Omg/L ;溶液體積：lOOmL改性 膨潤土 質(zhì)量：l.Og ;振蕩速度：140 rpm ;溫度：20C圖1是在5

6、-480min內(nèi)改性膨潤土對Cd2+勺吸附百分率隨接觸 時間的變化的曲線圖。由圖可知，Cd2+勺吸附百分率隨接觸時間勺增 加而增加。吸附時間達(dá)到60 min時，吸附基本達(dá)到平衡，吸附百分 率為95. 95%O超過60min去除效果隨時間增加提高不明顯。所以確 定60min為平衡吸附時間，并將其應(yīng)用于后面的試驗。2. 2振蕩速度對改性膨潤土吸附Cd2啲影響實驗條件：Cd2+濃度：1.0mg/L ;溶液體積：lOOmL改性膨潤土 質(zhì)量:l.Og ;振蕩時間：60min;溫度：20C ;振蕩速度:0、80、140、 200 250rpm由圖2可知：Cd2+吸附百分率隨振蕩速度的增加而增加。這是因為振

7、蕩速度增加，膨潤土與Cd2+勺接觸機會也隨之增加。振蕩 速度過高會增加運行成本，在保證去除率（ 95%的前提下，選擇較 低的轉(zhuǎn)速比較合適。所以確定振蕩速度140rpm為實驗速度，并應(yīng)用 于以后的實驗。2. 3改性膨潤土的用量對吸附Cd2+勺影響實驗條件：Cd2+濃度：1. Omg/L ;溶液體積：100mL振蕩速度：140rpm；振蕩時間：60min；溫度：20C ；改性膨潤土質(zhì)量：0. 5、1. 0、2. 0、3. 0、4. 0、5. 0g由圖3可知：Cd2啲吸附百分率隨改性膨潤土質(zhì)量的增加而增加。吸附達(dá)到平衡，改性膨潤土用量大于l.Og的去除率均在 95%以上。當(dāng)用量達(dá)到4.0g以上時，吸

8、附效果最好。在保證去除率 的前提下，應(yīng)選擇最小的改性膨潤土用量，以減少應(yīng)用成本。2. 4離子初始濃度對膨潤土吸附性能的影響實驗條件：改性膨潤土質(zhì)量：l.Og ;溶液體積：100mL振蕩速度：140rpm；振蕩時間：60min；溫度：20C; Cd2+度：0.2、0. 4、0. 6、0. 8 1. Omg/L由圖4可知：吸附百分率隨濃度增加而降低，但變化并不 明顯。這是因為膨潤土的吸附量是固定的，隨著初始離子濃度的增高， 被吸附后殘留的離子濃度也隨之增大。若要改變此狀況，需要根據(jù)離 子濃度增加吸附劑的用量或者增加處理次數(shù)。2. 5溶液初始pH值對改性膨潤土吸附性能的影響實驗條件：Cd2+濃度：1

9、. Omg/L ;溶液體積：100mL改性 膨潤土質(zhì)量:l.Og ;振蕩速度:140rpm；振蕩時間：60min；溫 度：20C;pH : 2、 4、 6、 8、 10由圖5可知：吸附百分率隨pH值升高而增大。在強酸性溶 液 中，吸附百分率僅為30.41%。當(dāng)pH值升高到中性至堿性范圍時去除 率大大增加。由于鋁氧八面體A1-0-H具有兩性，在酸性 條件下，AI-O-H的0H容易電離，使膨潤土表面帶正電荷，對吸 附陽離子不 利，即氫離子對Cd2+存在競爭吸附。當(dāng)pH值升高時，溶液中OHd曾 加，降低競爭吸附，并以氫鍵形式吸附在膨潤土表面，使其表面負(fù)電 荷增加，從而增加了對陽離子的吸附容量。另夕卜

10、，在強堿性溶液中， Cd2+與0H會發(fā)生沉淀反應(yīng)，間接增加離子的去除率。因此中性或堿 性條件有利于Cd2+的去除。2. 6溫度對去除率的影響實驗條件：Cd2+濃度：1. Omg/L ;溶液體積：100mL改性 膨潤土質(zhì)量：l.Og ;振蕩速度：140rpm；振蕩時間：60min ;溫 度：20C、 40C、 60C由圖6可知：去除率隨溫度的改變并沒有明顯的變化，說 明溫 度對去除率影響不大。因此，可以不對廢水進(jìn)行加熱或者冷卻處理， 在室溫下實驗以減少運行成本。圖1接觸時間的影響圖2振蕩速度的影響圖3膨潤土用量的影響圖4初始濃度的影響圖5溶液初始pH值的影響圖6溫度的影響經(jīng)過試驗得出最佳實驗條件：Cd2+濃度：1. Omg/L ;溶液體