改性膨润土对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究.pdf

改性膨润土对Cd Ⅱ 的吸附性能研究 罗太安 刘晓东 东华理工学院材料系, 江西 抚州 344000 摘要 研究比较了膨润土与改性膨润土作为吸附剂对 Cd2的吸附性能。 探讨了膨润土的用量、pH 值等因素对膨润 土吸附Cd2的影响。 改性膨润土对Cd2的吸附能力明显增强; 膨润土的用量、pH值对 Cd2 的吸附效率影响较大。 当 pH8～ 9时, 改性膨润土用量为 4 g L, 对初始浓度为 40 mg L 的 Cd2 的去除率达 96 。 膨润土原土、改性膨润土对 Cd2的吸附等温线均符合 Freundlich 方程。 关键词 改性膨润土 Cd2 吸附 1 引言 膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土。蒙 脱石具有独特的 2∶ 1 型层状晶体结构, 即每一蒙脱石 晶胞由两层硅氧四面体片和一层夹于其间的铝 镁 氧 羟基 八面体片构成 。不论是硅氧四面体还是铝 氧八面体中的硅 、 铝离子都很易被其他不等价阳离子 如Fe 2 、 Zn 2等置换 , 结果使蒙脱石层间产生永久性 负电荷。层面上的负电荷通过静电引力将水合阳离 子如 K 、 Na 、 Ca 2 、 Mg 2等吸附于层面 ,并始终保持 着与外界阳离子的交换状态。另外 ,蒙脱石具有很大 的内外表面积。这些性质决定了膨润土具有较高的 离子交换容量和很强的吸附能力。在适宜的条件下, 周围环境中离子 、 水和各种盐类以及几乎所有的有机 物,都能出入蒙脱石矿物的层间, 与这些水合阳离子 完成交换 [ 1～ 4] 。因此,膨润土在废水处理中具有广宽 的应用前景 。本研究旨在以 Cd 2为代表探讨膨润土 对重金属离子的吸附性能 。 2 实验 2. 1 材料性能 改性膨润土的制备 。取适量的膨润土细粉加水 和一定量的改性剂, 调节浆料的 pH 8～ 9,矿浆温度 65～ 75℃, 搅拌反应 2 ～ 3 h。反应完成后, 过滤、漂 洗、 烘干, 研磨得改性膨润土。 试验用膨润土原土及改性土的物理化学性能见附表。 附表 改性前后膨润土的物理化学性能 项目 胶质价 mL 15g- 1 膨润值 mL 3g - 1 膨胀容 mL 2g- 1 吸蓝量 g 100g- 1 阳离子交换 容量 CEC mmol 100g - 1 原土266. 88 . 930 . 4780 . 5 改性土9836. 44033 . 76108 . 1 由附表可知 ,改性后膨润土的可交换性和吸附性 都得到明显改善 。 2. 2 实验方法 采用吸附实验 。分别取原土和改性土加入到预 备好的一定溶度的 Cd 2水溶液中 ,振荡、改变反应条 件。待反应完毕后 ,过滤 、 洗涤, 取出滤液 , 用原子分 光光度计测滤液中 Cd 2浓度 。 3 结果与讨论 3. 1 吸附平衡时间的确定 实验条件 Cd 2初始浓度 40 mg L ; 室温和自然 pH 值 8～ 9 下反应; 吸附剂的投入量 4 g L ; 实验结 果见图1。 图1 吸附平衡时间对Cd2去除率的影响曲线 图 1 表明 , 膨润土原土和改性膨润土对 Cd 2都 有较强的吸附能力 ,但吸附速度较慢, 吸附平衡时间 较长 20 h 。故实验中均采用吸附时间为 24 h ,以 保证吸附尽可能达到平衡 。同时该结果表明 ,改性膨 润土对Cd 2吸附能力强于原土。 3. 2 最优 pH 值的确定 实验条件 Cd 2初始浓度 40 mg L ; 室温下反应; 吸附剂的投入量 4 g L ; 吸附时间 24 h; 用 HCl 或 NaOH 调 pH 值 。结果如图2 。 80 环 境 工 程 2005年 2 月第23 卷第1 期 图 2 pH值对 Cd2 去除率的影响曲线 图 2 中曲线说明, 随溶液 pH 值升高 , 吸附剂对 Cd 2的去除率都呈增大趋势 。低 pH 值条件下 ,吸附 剂对 Cd 2的去除率较差 ,原因可能是 H浓度过大, 占据了吸附位置而影响对 Cd 2 的吸附。但实验发 现,当有沉淀发生后 pH 9. 0 ,固液分离的难度明显 加大。因此 ,选择自然条件下的 pH 值 8 ～ 9 作为实 验研究条件。 3. 3 吸附剂用量的确定 实验条件 Cd 2初始浓度 40 mg L ; 室温下反应和 自然条件下的 pH 值; 吸附时间 24 h。结果如图 3。 图3 吸附剂用量对 Cd2去除率的影响曲线 由图 3可知, 随吸附剂用量的增加 ,Cd 2去除率 也增加 。改性膨润土的去除效果要优于原土。当吸 附剂用量与 Cd 2初始浓度之比100时 ,改性膨润土 对Cd 2的去除率已达 96. 1, 若再增加吸附剂的用 量,去除率增加量不大。因此认为, 用改性膨润土对 Cd 2的去除时, 吸附剂用量与 Cd2初始浓度之比控 制在 100～ 125之间即可。 3. 4 等温吸附曲线的确定 实验条件 Cd 2初始浓度10～ 160mg L ; 室温下 反应和自然条件下的 pH 值反应 ; 吸附时间 24 h。结 果如图4 图中 C 为吸附量 , Ce 为平衡浓度 。 图 4 等温吸附曲线 图4 结果由 Freundlich 方程 [ 5] 进行处理所得。由 图4 可知 ,膨润原土和改性膨润土对 Cd 2的吸附等 温线均近似为直线, 符合 Freundlich 吸附方程 。 4 结论 1 改性膨润土对 Cd 2的吸附明显优于膨润原 土。在室温和自然 pH 值的条件下 ,改性膨润土的用 量与 Cd 2初始浓度之比控制在 100～ 125 时 , 即可较 好地去除 Cd 2 。 2 膨润原土和改性膨润土对 Cd 2的吸附速度 较慢 ,吸附等温线均符合 Freundlich 吸附方程 。 参考文献 1 曹明礼, 王慧娟等. 改性膨润土对水溶液中 Zn Ⅱ 吸附作用研究. 非金属矿, 2001. 24 6 45～ 46. 2 叶力佳, 杜玉成. 非金属矿物材料吸附重金属离子研究进展. 中国 非金属工业导刊,2002. 30 6 27～ 28. 3 沈学优等. 不同粘土处理水中重金属的性能研究. 环境污染与防 治, 1998. 20 3 15～ 18. 4 王玉洁, 田莉玉等. 膨润土对重金属离子吸附的研究. 非金属矿, 2003. 26 4 46～ 47, 52. 5 傅献彩, 沈文霞等编. 物理化学 第四版, 下册 . 北京 高等教育出 版社, 1995. 作者通讯处 罗太安 344000 江西抚州市学府路 14 号 东华理工 学院材料系 电话 0794 8258294 2004- 03-23 收稿 声 明 为适应我国信息化建设,扩大本刊及作者知识信息交流渠道, 本刊已加入“中国期刊全文数 据库” ,其作者著作权使用费与本刊稿酬一次性付给。如作者不同意将文章编入该数据库,请在 来稿时声明,本刊将做适当处理。如不声明视为同意。 81 环 境 工 程 2005年 2 月第23 卷第1 期 PHTHALIC ANHYDRIDE AND FUSEL OILShi Shuncun et al 77 Abstract The preparation of qualified phthalic C4～ C5mixed ester plasticizer involves direct esterification of crude phthalic anhydride with fuseloil catalyzed by solid acid and distillation of the ester under reduced pressure. It was indicated by trial production that the technique is feasible. Both rate of recovery of phthalic anhydride and C4～ C5alcohol can exceed 90, and the discharge of waste water is very little. Factors such as the ratio of feedings and catalyst, reaction temperature and time, agitation and the distilling pressure were studied in the test. The optimal technological conditions are as follows. 1For esterification, n C4～ C5alcohol ∶n C8H4O32. 6∶ 1. 0, amount of catalyst is 1. 5 of the total mass of reactants, and the reaction is carried out at 110～ 160℃ for 5 h with agitation. 2 The ester is distilled under reduced pressure 2. 0 kPa. The exploitation of technology will inaugurate a new approach to the comprehensive utilization of crude phthalic anhydride and fusel oil. Keywords crude phthalic anhydride, fusel oil, comprehensive utilization, phthalic C4～ C5mixed ester and plasticizer STUDY ON ADSORPTION OF CADMIUM ⅡIN WASTEWATERWITH MODIFIED BENTONITE Luo Tai′ an et al 80 Abstract The abilities in treating Cadmium Ⅱof original and modified bentonite had been compared in this study. The results show that the adsorption of CdⅡby modified bentonite is better than that of the original bentonite.The pH value of wastewater and the amounts of modifiedbentonite will greatly influence the adsorption of CdⅡ .The adsorptive percentage reached 96 in treating 40 mg L CdⅡ wastewater at pH8～ 9 by 4 g L modified bentonite. The curves of isothermal adsorption of original and modified bentnite in treating CdⅡare in line with the equation of Freundlich. Keywords modified bentonite, cadmiumⅡand adsorption RESEARCH ON THE VISCOSITY OF THE LEACHATE FROM MUNICIPAL SOLID WASTE LANDFILLSQu Xian et al 82 Abstract The viscosity of leachatewith different CODCrconcentrations from 1 000 to 75 000 mg L from laboratory experimentswas tested in different temperature from 5 to 70 centigrade . The experimental results showed that the viscosity of leachate at similar temperatures is linear with CODCrconcentration. The different specific viscosities of leachate with different concentrations were ascribed to the solute in leachate. It is acceptable to omit the influence of viscosity when studying the moisture movement in the landfills. Keywords municipal solid waste landfill, viscosity of leachate and specific viscosity RESEARCH ON CALCIUM CARBONATE INHIBITION BEHAVIOR OF POLYEPOXY SODIUM SUCCINATEYu Yuxin et al 85 Abstract The effect of several factors on calcium carbonate inhibition behavior of polyepoxy sodium succinate is studied. The experimental results indicate that the polyepoxy sodium succinate is an excellent water treatment agent. It can be used in water system with high calcium concentration and at high temperature for a long time remaining significant scale inhibition. Keywords polyepoxy sodium succinate, scale inhibitor and calcium carbonate STUDYONMODIFIEDCLAY-LINERPERANCEANDTHEANALYSISOFITS INFLUENCING FACTORSDong Jun et al 87 Abstract Hexadecyltrimethylammonium bromide HDTMABand polyaluminium cations were used as denaturant to per organic, inorganic, and organic -inorganic modification on the natural clay respectively. Investigations were conducted into availability and feasibility of the modified -liners to contanminants removal and leachate penetration control. Various influencing factors on the perance of the modified -liners were also analyzed. Experimental results indicated that the sorption abilities and capacities of the modified clay were improved, the permeability of the liners was less than 110- 7cm s after some time. Therefore, modified clay used as the material of the linersisfeasible. pH, concentration of the denaturant, and the ratio of aluminium to soil etc. have significant influence on the contaminants removal efficiency of liners. Keywords modify, clay, HDTMAB and polyaluminium cations Manager Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Editor The Editorial Department of Environmental Engineering Publisher Industrial Construction Magazine Agency 33, Xitucheng Road, Haidian District, Beijing 100088, China Telephone 01082227637、82227638 Fax 01082227637 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O. Box 399, Beijing China Journalistic Code ISSN1000-8942 CN11-2097 X E-mail Addresshjgc hjgc. com. cn WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23, No. 1,Feb. , 2005