耿振香，李江麗，李晉平，張　平，韓秉宇，王彥榕

(太原工業(yè)學(xué)院 環(huán)境與安全工程系，山西 太原　030008)

亞甲基藍(lán)是在棉紡業(yè)、絲綢業(yè)和木材業(yè)經(jīng)常用到的一種染料，是一種陽離子染料，如果不慎吸入，會造成呼吸急促困難，如果誤食通過消化道時(shí)會產(chǎn)生灼燒感，可能會導(dǎo)致惡心，嘔吐，大量出汗，精神錯(cuò)亂和高鐵血紅蛋白癥等。亞甲基藍(lán)的廢水色度高，不易被降解，逐漸成為水處理中最難處理的廢水之一。斜發(fā)沸石是含水的鈉、鉀、鈣的鋁硅酸鹽礦物，它的內(nèi)部有很多開放性的不均勻通道和孔洞，且有很大的比表面積，具有良好吸附性[1]。經(jīng)改性后清除沸石孔穴和通道中的水分子、碳酸鹽和有機(jī)物以及其他雜質(zhì)[2]，使沸石內(nèi)表面積增大，進(jìn)而提高了沸石的吸附能力，廣泛應(yīng)用在各種類型的污水處理中[3]。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1　實(shí)驗(yàn)材料、試劑及儀器

1.1.1實(shí)驗(yàn)材料與試劑

天然斜發(fā)沸石(研磨成粉體，粒度為20目即1 mm)；氯化鈉(分析純)；亞甲基藍(lán)(分析純)；去離子水；氫氧化鈉(0.1 mol/L)。

1.1.2實(shí)驗(yàn)儀器

HY-5型回旋式振蕩器，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；

UV-1100型可見分光光度計(jì)，上海美析儀器有限公司；

DZKW-5電子恒溫水浴鍋，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；

FA224電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；

BSX-2.5-12TP箱式電阻爐，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；

DHG-9070型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海佳勝實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2　實(shí)驗(yàn)方法

稱取一定質(zhì)量的天然沸石投加到配制好的氯化鈉溶液中，在振蕩器上振蕩一定時(shí)間，過濾后用去離子水洗滌沸石，烘干，在一定溫度的箱式電阻爐中焙燒，進(jìn)行加熱改性，取出沸石自然晾干，之后再進(jìn)行吸附亞甲基藍(lán)廢水實(shí)驗(yàn)，用分光光度法在668 nm測定廢水中亞甲基藍(lán)的去除率。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1　斜發(fā)沸石的改性條件實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1氯化鈉濃度對沸石吸附率的影響

改變氯化鈉溶液的濃度，按照實(shí)驗(yàn)方法，測定廢水中亞甲基藍(lán)的去除率，結(jié)果見圖1。

圖1　氯化鈉濃度對沸石吸附率的影響

由圖1可以看出，隨著氯化鈉溶液濃度的增大，改性沸石對亞甲基藍(lán)的吸附率逐漸增大，即去除率逐漸增大，當(dāng)氯化鈉溶液質(zhì)量濃度在12.0%時(shí)，亞甲基藍(lán)的去除率最高達(dá)到80.71%。

2.1.2氯化鈉溶液浸泡時(shí)間對沸石吸附率的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法，用12.0%的氯化鈉溶液浸泡沸石不同的時(shí)間后，測定廢水中亞甲基藍(lán)的去除率，結(jié)果見圖2。

圖2　浸泡時(shí)間對沸石吸附率的影響

由圖2可以看出，氯化鈉溶液浸泡沸石的時(shí)間越長，改性沸石對亞甲基藍(lán)的吸附率越高，繼續(xù)延長浸泡時(shí)間吸附率反而下降。當(dāng)浸泡時(shí)間為1.5 h時(shí)，改性沸石對亞甲基藍(lán)的吸附率達(dá)到最高達(dá)到73.67%。

2.1.3焙燒溫度對沸石吸附率的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法，改變熱改性中焙燒溫度，測定廢水中亞甲基藍(lán)的去除率，結(jié)果見圖3。

圖3　焙燒溫度對沸石吸附率的影響

由圖3可以看出，將經(jīng)氯化鈉浸泡后的改性沸石放入箱式電阻爐中焙燒，焙燒相同時(shí)間，溫度越高，對廢水中亞甲基藍(lán)的吸附率越高，當(dāng)溫度上升到一定值后繼續(xù)升溫吸附率反而下降。因此從圖中可得，當(dāng)焙燒溫度為400℃時(shí)，改性沸石對亞甲基藍(lán)的吸附率最高達(dá)到71.25%。

2.1.4焙燒時(shí)間對沸石吸附率的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法，改變熱改性中焙燒時(shí)間，測定廢水中亞甲基藍(lán)的去除率，結(jié)果見圖4。

圖4　焙燒時(shí)間對沸石吸附率的影響

由圖4可知，經(jīng)氯化鈉浸泡后的沸石放入箱式電阻爐中進(jìn)行焙燒，當(dāng)焙燒溫度確定為400℃時(shí)，焙燒時(shí)間也會影響其對亞甲基藍(lán)的吸附率，焙燒時(shí)間越長，吸附率越高，當(dāng)焙燒時(shí)間為2h時(shí)，吸附率最高達(dá)到86.89%。

2.2　改性沸石吸附處理亞甲基藍(lán)廢水實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與分析

采用四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)方法選擇改性沸石去除亞甲基藍(lán)廢水的處理?xiàng)l件，結(jié)果見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由表1可知，改性沸石吸附亞甲基藍(lán)廢水時(shí)，亞甲基藍(lán)溶液的pH值對吸附效果影響最大，其次是吸附時(shí)間、吸附溫度，而改性沸石投加量影響最小。當(dāng)改性沸石投加量為0.15 g/mL、pH值為7、吸附溫度為60℃、吸附時(shí)間為40min時(shí)，為最佳吸附條件，去除率為95.07%。

3　結(jié)論

通過對改性沸石吸附亞甲基藍(lán)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)性地研究，得知用氯化鈉聯(lián)合加熱改性沸石吸附亞甲基藍(lán)時(shí)，吸附率可高達(dá)95.07%。對天然沸石進(jìn)行改性，可進(jìn)一步改造天然沸石的孔道，增大其比表面積，提高其吸附容量和吸附速率，從而達(dá)到高效去除廢水中亞甲基藍(lán)的目的。

[1]孫同喜，鄭萌璐，蔣軼鋒，等.NaCl改性沸石對氨氮吸附性能的研究[J].環(huán)境污染與防治，2010,32(10)：46-50.

[2]張多.改性沸石制備及處理中高濃度氮磷廢水研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2013．

[3]朱友利，施永生，張艷奇.沸石工藝在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用[J].凈水技術(shù)，2010,29(6)：13-16.