铝镍改性膨润土的制备及在处理染料废水中的应用

李瑞静　温泉

摘 要 膨润土是一种重要的非金属矿，主要由蒙脱石构成，体结构由两层硅氧四面体晶片中夹有一层铝氧八面体晶片组成。文章主要论述铝镍改性膨润土的制备以及在染料废水处理中的应用。

关键词 铝镍改性膨润土；制备；染料废水

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0102-02

1 膨润土的改性

1.1 活化改性

目前较为常用的活化改性方法有两种：酸化法、焙烧法。①酸化法。酸化法可以除去分布于膨润土结构通道中的杂质，有利于吸附分子扩散，而且能增大孔容积的酸活化剂为磷酸、硫酸、盐酸、混合酸。②焙烧法。在适当的温度下焙烧一定时间后，膨润土表面吸附水层间水及空隙中一些杂质可基本去除，膨润土吸附能力得到增强。

1.2 改性剂改性

通常将其分为无机改性、有机改性、无机-有机复合改性。①无机改性。无机高分子改性剂可使单晶片缔合结构，当对蒙脱石进行一定的处理时，复合离子含蒙脱石层间以氧化柱形式与原硅酸盐层键合所形成相应的氧化柱对晶层起到稳定合柱状支撑的作用。②有机改性。将有机离子表面活性剂引入到蒙脱石层间，原来附在蒙脱石表面的水膜被有机长链所取代，蒙脱石由亲水性变为疏水性。③无机-有机复合改性剂。同时加入无机、有机改性剂，先用无机聚合物处理原矿物，使其进入层间，撑大层间距，再加入表面活性剂，长碳链亲水性一端具有强烈的吸附架桥作用，大大提高了原土处理废水的效果。

1.3 改性膨润土在水处理中的应用

改性后的膨润土在污水处理中应用广泛，可以处理含重金属废水、含有机废水、印染废水、垃圾渗滤液以及洗涤用水，也可除臭。

1）含重金属废水的处理。通常对膨润土进行活化或利用无机交联剂改性，包括单阳离子和双阳离子。孙家寿等则用铝锆交联膨润土对Cr（IV）进行吸附，得出当吸附时间为30分钟，pH为2.5-3.5，每升水吸附剂用量为12 g/L时吸附率近100%。

2）含有机废水处理。通常对膨润土进行有机改性，此方面的研究报道很多，如朱利中等研究了CTMAB改性膨润土对苯酚，苯胺，硝基苯和硝基苯胺的吸附。结果表明CTMAB膨润土对硝基苯的饱和吸附容量达386 mg/L，优于其他吸附剂。

3）印染废水。近年来，膨润土处理印染废水的研究很多，肖子敬等研究了改性膨润土对红色染料的脱色性能。结果表明改性膨润土的脱色能力远大于原土。

1.4 课题研究的目的和内容

对膨润土原土进行钠化，在一定条件下进行无机改性，制备铝镍无机改性膨润土。用制得的一系列改性膨润土对用酸性大红配制的染料废水进行处理，通过单因素实验和正交实验考察交联过程中反应温度，离子比，搅拌时间，改性剂投加量及悬浮浓度对染料废水吸光度去除率的影响，确定了最佳制备条件并在最佳制备条件下，通过单因素和正交实验，考察吸附过程中pH值，震荡时间，改性土投加量对染料废水吸光度去除率的影响，确定最佳吸附条件。在最佳吸附条件下做验证实验进行对比。

2 结果与讨论

铝镍交联膨润土制备的最佳条件的确定：

1）铝镍交联膨润土制备的单因素实验。吸附实验中各条件为pH=4，震荡时间1小时，改性土投加量为0.5克土/50毫升废水。染料吸光度为1.203。通过单因素实验得出规律如下。

①吸光度的去除率先随交联温度的增加而增加达到一定程后，又随交联温度的增加而减小。当温度为70℃时，吸光度的去除率最大。②吸光度的去除率先随交联时间的增加而增加达到一定程后，又随交联时间的增加而减小。当时间为4小时时，吸光度的去除率最大。③吸光度的去除率先随铝镍的增加而减小。当铝镍离子比为1：1时，吸光度的去除率最大。④吸光度的去除率先随悬浮浓度增加而增加。当悬浮浓度为8时，吸光度的去除率最大。⑤吸光度的去除率随交联剂投加量增加而增加。当悬浮浓度为12时，吸光度的去除率最大。

2）铝镍改性膨润土制备的正交实验。通过正交实验可以比较精确的得到铝镍改性膨润土制备过程中，各因素如交联时间，交联温度，铝镍离子比，悬浮浓度，交联剂投加量对吸光度去除率的影响规律，确定最佳条件。

结论：①吸光度去除率随温度的增加先增加后降低。②吸光度去除率随时间的增加先减小后增加。③吸光度去除率随改性铝镍离子比增加先增加而后减小。④吸光度去除率随悬浮浓度增加先减小后增加。⑤吸光度去除率随交联剂投加量增加而降低。

最佳条件：交联温度60℃，交联时间3小时，铝镍离子比为1：1，悬浮浓度12%，交联剂投加量10 mmol/g土。

影响最大的因素是铝镍离子比，其次是悬浮浓度，交联时间，交联剂投加量，交联温度。

3）膨润土制备最佳条件的验证实验。在最佳条件下，即：交联温度60℃，交联时间3小时，铝镍离子比为1：1，悬浮浓度12%，交联剂投加量10 mmol/g土。测得吸光度去除率为63.26%。

结论：①吸光度的去除率随pH增大先增大后减小。②吸光度的去除率随震荡时间的增大先增大后减小。③吸光度的去除率随改性土的投加量增加而增加。

对吸光度去除率影响最大的因素是PH，其次依次是震荡时间和改性土投加量。

吸附最佳条件：pH=6，震荡时间为50 min，改性土用量为0.7g/50ml，考虑到0.5076和0.54569相差较小和经济效益，每50毫升废水的改性膨润土用量应选0.6克为宜。

4）铝镍膨润土吸附吸光度验证实验。在最佳条件下，即：pH=6，震荡时间为50min，改性土用量为0.6g/50ml，测得吸光度的去除率为70.96%。去除率不错。

3 结束语

采用单因素实验和正交实验得到铝镍膨润土制备的最佳条件：铝镍交联膨润土制备的最佳条件是：交联温度60℃，交联时间3小时，铝镍离子比为1：1，悬浮浓度12%，交联剂投加量10 mmol/g土。

制备改性膨润土实验中，吸光度去除率随温度的增加先增加后降低。吸光度去除率随时间的增加先减小后增加。吸光度去除率随改性铝镍离子比增加先增加都减小。吸光度去除率随悬浮浓度增加先减小后增加。吸光度去除率随交联剂投加量增加而降低。

采用单因素实验和正交实验得到铝镍交联膨润土对染料废水吸附实验的最佳条件.铝镍交联膨润土的最佳吸附条件是：pH=6，震荡时间为50 min，改性土用量为0.6g/50ml。

在吸附实验中，吸光度的去除率随PH增大先增大后减小。吸光度的去除率随震荡时间的增大先增大后减小。吸光度的去除率随改性土的投加量增加而增加。

参考文献

[1]陈文娟.改性膨润土对水中有机污染物和重金属的吸附研究[D].南昌：东华理工大学，2013.

[2]聂锦旭.改性膨润土吸附剂的制备及其在废水处理中的应用[D].广州：中国科学院研究生院，2010.

[3]郑东升.改性膨润土的制备及其吸附性能的研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2012.endprint