王海瑞 吳奇 張丹（西安航空學(xué)院 動力工程系，陜西 西安 710077）

膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2：1型晶體結(jié)構(gòu)組成,具有良好的陽離子交換性能和較好的吸附性[1]。有機(jī)改性膨潤土是以膨潤土為原料，用有機(jī)陽離子或有機(jī)化合物取代蒙脫石層間交換性陽離子或吸附水，占據(jù)它們原來的位置，使蒙脫石層間距加大的復(fù)合物[2]。很多學(xué)者利用膨潤土的這一特性研究了焦化廢水[3]、鉛離子[4]、印染廢水[5]、含鉻廢水等[6]，并取得了很好的成果，而本文研究了用十六烷基三甲基溴化銨改性后的膨潤土對去除廢水中六價鉻[7]的影響因素，并得到了一定結(jié)論。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和材料

1.1.1 儀器

分析天平（梅特勒-托利多儀器（上海））、722N可見分光光度計（上海菁華科技儀器）、烘箱（上海康路儀器）、水浴恒溫振蕩器（金壇市天竟實(shí)驗(yàn)儀器廠）、PH計（上海精密科學(xué)儀器）、250mL容量瓶、1000mL容量瓶、500mL容量瓶、錐形瓶、燒杯、移液管、玻璃棒。

1.1.2 試劑

重鉻酸鉀（天津化學(xué)試劑三廠）、二苯碳酰二肼（AR，天津科密歐化學(xué)試劑）、硫酸（天津彩云飛化工銷售有限公司）、磷酸（AR，天津市富于精細(xì)化工）、氯化鈉（AR，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠）、十六烷基三甲基溴化銨（AR，上海山浦化工）。

1.2 有機(jī)改性膨潤土的制備

通過BIM模型和運(yùn)維橋梁檢測數(shù)據(jù)接口文件的制定，實(shí)現(xiàn)了對橋梁的安全數(shù)據(jù)監(jiān)測和無線檢測，一旦出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常情況，模型會直接發(fā)出報警提示，并通過短信等形式通知相關(guān)人員，為將來BIM在全生命周期的應(yīng)用實(shí)行了有價值的嘗試。

取一定量的江西膨潤土，過60目篩后用蒸餾水洗三遍，于105℃下烘干后，經(jīng)研磨，過60目篩。

分別稱取20g經(jīng)研磨的原土于250mL錐形瓶中，分別加入1g、2g、3g、4g、5g、6g、8g、10g、12g、14g十六烷基三甲基溴化銨，加入200mL蒸餾水，于235r/min下振蕩4h。其對應(yīng)的有機(jī)改性量分別為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、4%、5%、6%、7%。

振蕩結(jié)束后清洗三遍，于105℃下烘干后研磨，過80目篩，貯于密封瓶中備用。

1.3 鉻廢液的配制

將濃度為100mg/L的鉻貯備液稀釋成濃度為10mg/L的鉻廢液。貯于試劑瓶中備用。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同吸附劑的量對去除廢水中六價鉻的影響

稱取0.5g用不同有機(jī)改性劑量制備的膨潤土于250mL錐形瓶中，分別加入50mL已配好的鉻廢液，于235r/min下振蕩40min。不同有機(jī)改性劑量對六價鉻去除率的影響見圖1。由實(shí)驗(yàn)表明隨著有機(jī)改性劑量的增多，對六價鉻的去除率逐漸增大，當(dāng)有機(jī)改性劑的量為4%時，對六價鉻的去除率最大。

圖1 不同吸附劑的量對去除廢水中六價鉻曲線

2.2 不同pH對有機(jī)改性膨潤土去除六價鉻的影響

稱取0.5g4%有機(jī)改性膨潤土于250mL錐形瓶中，加入50mL已配好的鉻廢液，用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，于235r/min下振蕩40min。其對六價鉻去除率的影響見圖2。由圖2可以看出pH值得影響表現(xiàn)為在強(qiáng)酸條件下的去除率好于堿性條件。這是因?yàn)樵谒嵝詶l件下，有機(jī)改性膨潤土帶有局部正電荷，有利于吸附或，堿性條件下，溶液中的OH-中和有機(jī)改性膨潤土表面所帶的部分正電荷，使其表面部分帶負(fù)電荷，靜電斥力不利于吸附。同時，在強(qiáng)堿性溶液中，Cr（Ⅵ）易于氫氧根反應(yīng)生成氫氧化鉻沉淀，不利于C（rⅥ）的吸附。此特點(diǎn)與楊維[6]等的研究一致。

圖2 不同pH對有機(jī)改性膨潤土去除六價鉻的曲線

2.3 不同時間對有機(jī)改性膨潤土去除六價鉻的影響

稱取0.5g4%有機(jī)改性膨潤土于250mL錐形瓶中，加入50mL已配好的鉻廢液，在不同的時間下，于235r/min下振蕩40min。其對六價鉻去除率的影響見圖3。從圖3可以看出時間對有機(jī)改性膨潤土去除廢水中六價鉻影響不大。

圖3 不同時間對有機(jī)改性膨潤土去除六價鉻的曲線

2.4 不同廢液濃度對有機(jī)改性膨潤土去除六價鉻的影響

分別配置不同濃度的鉻廢液，稱取4%有機(jī)改性膨潤土0.5g，分別于配好的濃度混合于250mL錐形瓶中，于235r/min下振蕩40min。濃度對有機(jī)改性膨潤土去除六價鉻的影響見圖4。由此可以看出當(dāng)濃度為10mg/L時，去除率最大。

圖4 不同鉻廢液對有機(jī)改性膨潤土去除六價鉻的曲線

2.5 吸附等溫式

在分別盛有50mL 濃度為 10、20、40、50、60、80mg/L 的 Cr（Ⅵ）溶液的250mL錐形瓶中加入0.5g4%有機(jī)改性膨潤土，在235r/min下振蕩40min。計算有機(jī)改性膨潤土對Cr（Ⅵ）的吸附量。經(jīng)回歸處理，吸附等溫曲線符合Langmuir和Freundlich方程，也滿足對數(shù)方程，回歸數(shù)據(jù)見表1。

表1 Cr（Ⅵ）吸附等溫曲線的回歸數(shù)據(jù)

其中qm為最大有機(jī)膨潤土吸附鉻離子量，k是與能量有關(guān)的常數(shù)。對于可逆離子交換反應(yīng)來說，k也可以作為吸附-解析平衡常數(shù)。

3 結(jié)語

3.1 經(jīng)十六烷基三甲基溴化銨改性的膨潤土對廢水中的六價鉻有較好的吸附作用，相比原礦的吸附能力而言，提升近20倍。

3.2 通過實(shí)驗(yàn)獲得改性膨潤土吸附模擬廢水中的六價鉻的最佳實(shí)驗(yàn)條件為：有機(jī)改性劑用量為4%，pH偏強(qiáng)酸性，廢水濃度為10mg/L，在此條件下六價鉻的去除率能達(dá)到90%以上。

3.3 通過對江西膨潤土的改性研究，證明在適宜的改性條件下，經(jīng)過改性能夠?qū)α鶅r鉻廢水達(dá)到較好的去除效果，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價值。

[1]李金娥，代斌等.利用德愣山鈣基膨潤土制備有機(jī)膨潤土及其結(jié)構(gòu)性能表征[J].非金屬礦，2007，30（3），51-54.

[2]于陽輝，郁建國等.高含鹽量膨潤土原料制備有機(jī)膨潤土試驗(yàn)與表征研究[J].非金屬礦，2009,32（4），5-7，10.

[3]郭海霞，楊維，張洪波.無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土用于焦化廢水的深度處理[J].中國給水排水，2008，24（21），57-60.

[4]趙振，許中堅等.陰—陽離子有機(jī)膨潤土制備及其對鉛離子的吸附[J].環(huán)境工程學(xué)報，2012,6（12），4405-4411.

[5]溫佩，武文潔等.陰—陽離子有機(jī)膨潤土的性能及對染料的脫色[J].日用化學(xué)工業(yè)，2007,37（6），370-373,377.

[6]楊維，楊軍峰等，陰—陽離子有機(jī)膨潤土制備及其吸附Cr（Ⅵ）的影響因素研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2007,5，102-106.

[7]曹春艷，改性膨潤土吸附處理含Cr（Ⅵ）廢水的研究[J]，中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2009，57-58,63.