改性膨润土的吸附性能研究

罗林飞，葛源，居树萍，钟晓林，简正芬

（六盘水师范学院化学与材料工程学院，贵州六盘水553004）

随着工业的不断发展，各种环境污染问题接踵而来，其中水污染问题突出[1]，尤其染料废水及工业废水，其成分复杂，传统净化方法很难满足国家对污水的排放要求[2]。因此，寻找一种价格低廉、使用方便、效果良好的吸附剂十分重要。膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的硅酸盐矿物，是由两层硅-氧四面体夹一层氧化铝八面体构成的2∶1型的层状晶体[3]，具有良好的吸附性能，且价格低廉，储量丰富，可作为污水吸附剂[4]。但天然膨润土的吸附性能并不理想，实际应用中常对其进行改性以增大其层间距和比表面积，以此提高吸附性能[5]。改性方法一般分为物理改性法和化学改性法，物理改性法中焙烧改性和微波改性较为常见，化学改性包括酸改性、碱改性和盐改性等[3]。

本文以亚甲基蓝溶液模拟印染污水，探索了膨润土的改性方法，并对改性膨润土的吸附性能进行了分析与讨论。

1 实验部分

1.1 原料与仪器

膨润土，辽宁黑山；氢氧化钠，分析纯，成都金山试剂有限公司；亚甲基蓝，分析纯，天津奥普升化工有限公司。

SX-410型马弗炉，北京科委永兴仪器有限公司；HJ-4型磁力搅拌器，北京科委永兴仪器有限公司；722S型分光光度计，上海精密科学仪器有限公司；20MX80-L型微波炉，中山东菱威力电器有限公司；SHZ-95B型循环水式多用真空泵，上海鹰迪仪器设备有限公司。

1.2 膨润土的改性

膨润土改性是指通过物理手段或化学方法增大膨润土的晶层结构，改变膨润土表面性质，使其活性增加，吸附性能提高。本文采用NaOH活化、微波、焙烧等方法改性膨润土。

NaOH改性膨润土：将5.0 g膨润土加入到盛有100 mL浓度为1.0 mol/L的NaOH溶液中，并于磁力搅拌器中搅拌4 h后，抽滤并洗涤，将所得膨润土于80℃鼓风干燥箱中干燥12 h后研磨，过100目标准筛，制得NaOH改性膨润土。

微波改性膨润土：称取过100目标准筛的膨润土原土5.0 g于称量瓶中，将称量瓶放置微波炉中，微波炉功率调至中高火位置，照射20 min，冷却后取出，制得微波改性膨润土。

焙烧改性膨润土：称取5.0 g膨润土，在马弗炉中400℃焙烧2 h，冷却后研磨，过100目标准筛，制得焙烧改性膨润土。

2 改性膨润土的吸附性能测试

分别称取1.5 g膨润土原土、NaOH改性膨润土、微波改性膨润土、焙烧改性膨润土于250 mL烧杯中，加入50 mL浓度为25 mg/L的亚甲基蓝溶液，并于磁力搅拌器上搅拌2 h，静置10 min，取上清液，在亚甲基蓝最大吸收波长664 nm下[2]，用分光光度计测其上清液的吸光度值，并以原始亚甲基蓝溶液作为空白试样，计算脱除率η，脱除率η可由下式计算：

式中：Ao-空白试样吸光度值；A1-加入改性土吸附后试样吸光度值。

3 结果与讨论

如图1所示，膨润土经NaOH、微波、焙烧改性处理后，吸附率明显提高。

图1 不同改性膨润土吸附性能对比

经NaOH改性的膨润土对亚甲基蓝的脱除率为75.64%，较原土提高15.39%，原因可能是经过NaOH处理后，分布在膨润土表面和孔道中的杂质被去除，增大了膨润土的比表面积，同时有利于吸附质的扩散，使脱除效率提高[2]。

经微波改性的膨润土对亚甲基蓝的脱除率为74.36%，较原土提高14.11%，主要是经过微波改性的膨润土结构更加疏松多孔，为膨润土吸附亚甲基蓝提供了有利的通道和空隙，使得脱除率得到提高[7]。

经焙烧改性的膨润土吸附性能也得到提高，对亚甲基蓝的脱除率为68.17%，较原土提高7.92%，主要是在焙烧过程中除去了膨润土的水分子和杂质，膨润土的比表面积增大，增加了能进入膨润土结构中吸附位点[2]。

NaOH改性、微波改性和焙烧改性均能改善膨润土的吸附性能，对亚甲基蓝溶液有较好的吸附效果，相比于NaOH改性和焙烧改性，微波改性方法较为快速、高效且环保。

4 结论

（1）膨润土可作为处理印染废水的吸附剂，但原土对印染废水吸附效果较差，改性后吸附效果有所提高。

（2）经NaOH、微波、焙烧改性后的膨润土吸附亚甲基蓝效果增强，原因可能是改性后膨润土层间距增大，比表面积提高，相比于NaOH改性和焙烧改性，微波改性法较为快速、高效且环保。

（3）当用1.5 g NaOH改性膨润土处理50 mL浓度为25 mg/L的亚甲基蓝溶液时，亚甲基蓝脱色率可达75.64%，较原土提高15.39%。