張保柱，康旭珍，張愛(ài)華

（晉中學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，山西晉中030600）

（編輯 楊樂(lè)中）

紡織工業(yè)被認(rèn)為是最具污染的工業(yè)之一.由于在印染過(guò)程中要使用大量的水［1］63-65，其排出的污水中含有染料、有毒金屬離子、懸浮顆粒、微生物病原體和寄生蟲(chóng)、生物可降解物、易揮發(fā)和難揮發(fā)的有機(jī)化合物等物質(zhì)［2~3］.這些污水若不經(jīng)處理直接排放會(huì)嚴(yán)重威脅江河、湖泊中生物體的生存［4~5］.

載有上述有害物的廢水也會(huì)污染地下水資源從而對(duì)環(huán)境造成危害［6］.主要原因是染料使光滲透性減少?gòu)亩鴮?duì)光合作用引起負(fù)面效應(yīng)［7］.光的滲透性減少，光合作用產(chǎn)生的氧的數(shù)量就會(huì)減少，從而導(dǎo)致一些生物滅絕和水的再利用受到限制.另外來(lái)自染料的重金屬離子可通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體中，若積累超過(guò)允許范圍就會(huì)導(dǎo)致某些疾病［8］，所以去除廢水中的染料和重金屬離子就顯得非常重要.

去除廢水中的染料和重金屬離子常見(jiàn)的方法有：吸附、凝結(jié)、絮凝、沉積、反滲透、生物過(guò)程、電離、微放射、光催化等.但若處理大量水時(shí)用上述方法，大多數(shù)費(fèi)用較高.而吸附方法由于其費(fèi)用低、易操作、高效、設(shè)備簡(jiǎn)單，因而被大為推廣，更重要的是吸附劑可以選擇大量天然的、合成的或廢物等材料，如粉煤灰［9］.

粉煤灰是眾所周知的廢料，作為原材料被使用在許多工業(yè)中，如水泥工業(yè).但是大量的粉煤灰對(duì)環(huán)境也造成一定危害.由于粉煤灰中含有SiO2和硅酸鋁等比表面積較大的物質(zhì)，因此可以把粉煤灰作為吸附劑再利用去除廢水中的污染物,達(dá)到以廢治廢的目的［10］.

為了提高粉煤灰的吸附能力，本文對(duì)粉煤灰進(jìn)行硫酸改性制得改性粉煤灰，并用其對(duì)孔雀石綠（malachite green簡(jiǎn)稱(chēng)MG）模擬印染廢水進(jìn)行吸附研究，結(jié)果表明在15℃條件下，加入1.1 g的粉煤灰，調(diào)節(jié)pH值為7.20，攪拌50 min,吸附最佳且脫色率也明顯提高.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

儀器：723型可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；ZD-BZ震蕩實(shí)驗(yàn)裝置（南京桑力電子設(shè)備廠）；烘箱（鞏義市英峪予華儀器廠）；SYC-15B超級(jí)恒溫水?。暇┥Ａ﹄娮釉O(shè)備廠）；PHS-2ST數(shù)顯酸度計(jì)（上海天達(dá)儀器有限公司）；801型電動(dòng)離心機(jī)（江蘇醫(yī)療儀器廠）.

試劑：孔雀石綠（分析純,天津天泰化學(xué)品有限公司）；濃H2SO4（分析純,太原化肥廠化學(xué)試劑廠）；粉煤灰（山西晉中市萬(wàn)晟工程建設(shè)有限公司電廠，組成：SiO236.83%，Al2O328.42%，CaO 9.72%，F(xiàn)e2O38.30%，MgO 1.80%，TiO21.04%，NaO 0.62%，K2O 0.59%）.

1.2 溶液的配置

1.000 g/L的孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1000 g孔雀石綠，在燒杯中溶解，配置溶液于100 mL的容量瓶中，從而得1.000 g/L的孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液.

分別配置2 mg/L、6 mg/L、8 mg/L、10 mg/L、12 mg/L的孔雀石綠標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL的容量瓶中.

1.3 粉煤灰的處理

（1）原粉煤灰的處理：取用水洗過(guò)的粉煤灰置于蒸發(fā)皿中，然后放入烘箱烘干備用.

（2）改性粉煤灰的制備：稱(chēng)取上述一定量粉煤灰,加入不同濃度的硫酸浸泡24 h，然后用水洗至中性，放入烘箱烘干備用.

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

以蒸餾水為參比，用723型分光光度計(jì)對(duì)10 mg/L的孔雀石綠溶液從波長(zhǎng)450～650 nm測(cè)定其吸光度，測(cè)得最大吸收波長(zhǎng)為617 nm.在該波長(zhǎng)下，測(cè)得2 mg/L、6 mg/L、8 mg/L、10 mg/L、12 mg/L孔雀石綠溶液的吸光度分別為 0.298、0.970、1.388、1.777、2.121.如圖 1.線性方程為：y=0.1847x-0.0926.

圖1 孔雀石綠的吸光度與濃度的關(guān)系

1.5 分析方法

在617 nm處孔雀石綠溶液吸收最大，在低濃度下遵循朗伯－比爾定律，即濃度與吸光度成線性關(guān)系.用脫色率表示硫酸改性粉煤灰吸附能力的大小，脫色率（%）＝（C0-C）/C0×100%，其中C0為吸附前溶液的濃度，C為吸附后溶液的濃度.

2 結(jié)果與討論

2.1 硫酸濃度的選擇

分別配置 2 mol/L、3 mol/L、4 mol/L、5 mol/L、6 mol/L、7 mol/L的硫酸溶液 100 mL，把六份 10 g粉煤灰分別加入到50 mL的上述硫酸溶液中，浸泡24 h，然后用蒸餾水洗至中性，放入烘箱烘干.然后分別稱(chēng)取上述改性過(guò)的粉煤灰0.8 g加到10 moL/L，50 mL的孔雀石綠模擬印染廢水，在室溫條件下攪拌40 min.由圖2可見(jiàn)，隨著硫酸濃度的升高，孔雀石綠的脫色率先升高后降低，再升高.由于硫酸濃度過(guò)高，對(duì)環(huán)境造成污染，綜合考慮，選擇3 mol/L的硫酸溶液改性粉煤灰（當(dāng)硫酸濃度為3 mol/L時(shí)，脫色率達(dá)最大值）.

2.2 吸附時(shí)間與脫色率的關(guān)系

向10 mg/L，50 mL的孔雀石綠模擬廢水中加入0.8 g的改性粉煤灰，在室溫下攪拌不同的時(shí)間.由圖3可見(jiàn)，隨著攪拌時(shí)間的增加，孔雀石綠的脫色率先降低后升高，最后呈下降趨勢(shì)，50 min時(shí)，達(dá)最大值，所以改性粉煤灰對(duì)孔雀石綠的最佳吸附時(shí)間為50 min.

圖2 脫色率與不同濃度硫酸的關(guān)系

圖3 脫色率與攪拌時(shí)間的關(guān)系

2.3 改性粉煤灰的加入量與脫色率的關(guān)系

向10 mg/L，50 mL的孔雀石綠模擬廢水中分別加入不同量的改性粉煤灰，在室溫下攪拌50 min.由圖4可見(jiàn)，隨著改性粉煤灰的增加，孔雀石綠的脫色率先升高后降低，接著再升高，最后呈下降趨勢(shì).當(dāng)加入1.1 g時(shí)，脫色率達(dá)最大值.因?yàn)樵诩尤肓枯^小時(shí)絮凝沉降為主，在加入量大時(shí)以吸附作用為主導(dǎo)［11~12］.所以選擇改性粉煤灰的加入量為1.1 g.

2.4 pH值與脫色率的關(guān)系

向10 mg/L，50 mL的孔雀石綠模擬廢水中加入1.1 g的改性粉煤灰，調(diào)節(jié)不同的pH值，室溫下攪拌50 min.由圖5可見(jiàn)，隨著pH值的增加，孔雀石綠的脫色率先降低后升高，最后呈下降的趨勢(shì).當(dāng)pH為7.20時(shí)，脫色率達(dá)最大值，即7.20為最佳pH值.

圖4 脫色率與粉煤灰的加入量的關(guān)系

圖5 脫色率與pH值的關(guān)系

2.5 溫度與脫色率的關(guān)系

向10 mg/L，50 mL的孔雀石綠模擬廢水中加入1.1 g的改性粉煤灰，pH值調(diào)為7.20，控制不同的溫度，攪拌50 min.由圖6可見(jiàn)，隨著溶液溫度的升高，脫色率先下降，后升高，再下降.總觀脫色率的變化，在15℃脫色率最大，因此選15℃為最佳吸附溫度.

3 結(jié)論

粉煤灰中二氧化硅和硅酸鋁含量大，可以作為廉價(jià)吸附劑用于工業(yè)廢水的治理.用硫酸改性后改變了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)從而增強(qiáng)了吸附能力.用硫酸改性粉煤灰硫酸的濃度有一個(gè)適當(dāng)值，綜合考慮選擇濃度為3 mol/L；硫酸改性粉煤灰對(duì)孔雀石綠的最佳吸附參數(shù)為：溫度為15℃，投入量為1.1 g，pH值為7.20，吸附時(shí)間為50 min.硫酸改性粉煤灰對(duì)孔雀石綠的吸附效果優(yōu)于原灰，且吸附要求也明顯降低.

圖6 脫色率與溫度的關(guān)系

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