衡美水處理為您介紹一種科學、實用的水處理技術——金屬廢水處理工藝。

海泡石是一類具有巨大比表面積、多微孔的良好吸附劑，近年來，一直用來吸附處理各類污染物，如重金屬、有機物、各類大氣污染物等。海泡石的吸附性能由于出產(chǎn)地不同而有所差異，且海泡石原礦自帶有方解石、石英石等各類雜質(zhì)，大大影響了海泡石的吸附性能，因此，對海泡石原礦進行改性是勢在必行的。研究表明，目前的改性方法可分為酸改性、熱改性、有機改性、光改性等，單一方法改性海泡石只能處理單一組分廢水，但是隨著工業(yè)的發(fā)展，廢水中重金屬成分日益復雜，因此，須研究一種新的方法對海泡石加以改性，使其能夠有效去除廢水中多種重金屬。

本文采用酸、熱同時對海泡石進行聯(lián)合改性，并以Cu2+、Pb2+、Zn2+多金屬廢水為目標污染物，目的是為多金屬廢水處理提供一條有效的途徑。

一、實驗部分

1、主要試劑和材料

海泡石原礦由湘潭九華碳素公司提供，海泡石含量為百分之二十，其化學組成(質(zhì)量百分比) 為: SiO2: 43.11/100； Al2O3: 9.37/100； MgO:10.15/100； H2O-: 2.23/100； CaO: 15.51/100； 鹽酸、五水硫酸銅、硝酸鉛、硝酸鋅及其他實驗試劑均為分析純； 實驗用水為一次蒸餾水。

2、主要儀器

氣浴恒溫振蕩器(ZD-85) ； pH 計(PHS-3C) ； 原子吸收分光光度計(WFX-IF2B) ； 箱式電阻爐(SX-12-16) 。

3、改性海泡石的制備

用不同濃度的HCl 溶液在30 ℃恒溫下浸泡海泡石不同時間，控制液固比為20∶1，烘干，再經(jīng)不同溫度焙燒4 h，研磨過80 目篩，實驗備用。

4、靜態(tài)吸附實驗

采用五水硫酸銅、硝酸鉛、硝酸鋅和蒸餾水配制50 mg /L 含Cu2+、Pb2+、Zn2+的模擬廢水，不同濃度的廢水皆由模擬廢水與蒸餾水配制，移取50mL于250mL具塞錐形瓶中，調(diào)節(jié)pH值，置于恒溫氣浴恒溫器中，加入改性海泡石，按不同的實驗要求，改變實驗條件，進行振蕩吸附(120 r /min) ，反應后取上清液測定金屬濃度，并根據(jù)吸附前后溶液中的離子濃度計算吸附率:

ф = (C0-Ci)/C0

式中:ф——吸附率，

C0、Ci——吸附始、末金屬離子的濃度，mg/L

二、結果與討論

1、酸濃度對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

分別采用0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mol /L 濃度的HCl對海泡石進行酸改性，再進行熱改性。在吸附時間120 min，離子初始濃度50 mg /L，改性海泡石投加量4 g /L，pH 為7.0，溫度35 ℃條件下，考察不同酸濃度對改性海泡石吸附效果的影響，結果如圖1所示。

圖1 酸濃度對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

由圖可知，酸濃度對海泡石的吸附性能影響較大，當酸濃度從0.4 mol /L 升高至0.9 mol /L 時，改性海泡石對金屬離子的吸附能力也隨之變大，當酸濃度為0.9 mol /L 時，吸附量大。這是因為低濃度酸活化在保持海泡石的結晶結構形態(tài)不變的前提下，可去除海泡石礦的共生雜質(zhì)方解石，也可使其骨架鎂逐步脫除，進而打通海泡石的孔道，因此吸附性能得以提高，且隨著酸濃度的增加，海泡石被酸活化的效果越好，但是當酸濃度過高時，過多的骨架鎂脫除過多，容易引起孔道坍塌，從而導致海泡石的吸附性能轉(zhuǎn)而降低。

2、酸活化時間對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

采用0.9 mol /L 的HCl 對海泡石進行10、13、17、20、24、29、36、43 h 不同時間酸改性，再進行熱改性。在吸附時間120 min，pH 為7.0，離子初始濃度50 mg /L，改性海泡石投加量4 g /L，溫度35 ℃條件下，考察不同酸活化時間對改性海泡石吸附效果的影響，結果如圖2 所示。

由圖2 可知，改性海泡石對金屬離子的吸附性能隨著酸活化時間的增加而增強，當活化時間為29 h 時，改性海泡石對金屬離子的吸附性能達到上限值，Cu2+、Pb2+、Zn2+的去除率分別為83.4/100、80.9/100、78.8/100，在這之后改性海泡石的吸附性能有所下降，這可能是因為酸活化時間過長而使海泡石結晶基本結構遭到破壞，導致吸附能力下降。

圖2 酸活化時間對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

3、焙燒溫度對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

采用200、300、400、450、500 ℃不同焙燒溫度對已經(jīng)過酸活化的海泡石進行熱改性。在吸附時間120 min，離子初始濃度50 mg /L，改性海泡石投加量4 g /L，pH 為7.0，溫度35 ℃條件下，考察不同焙燒溫度對改性海泡石吸附效果的影響，結果如圖3 所示。

圖3 焙燒溫度對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

由圖3 可知，隨著焙燒溫度的變大，改性海泡石對金屬離子的吸附率也逐漸加大，當焙燒溫度為450 ℃時，吸附率達到上限值，之后又轉(zhuǎn)而降低。這是因為海泡石在低溫處理階段內(nèi)部的吸附水(包括纖維間吸附水和孔道內(nèi)沸石水) 被消除，在黏土中形成新的活性面，使Si-OH 基轉(zhuǎn)變成Si-O 四面體結構，從而擴大了晶體中的通道，且結構格架不變，比表面積增加，表面活性提高，吸附能力增強。當溫度高于450 ℃時，海泡石結晶產(chǎn)生折疊作用，造成表面積減小，更高的溫度會使纖維粘結和緊縮，孔道的孔徑減小，致使比表面積降低，吸附能力隨之下降。