錳改性膨潤土含鉛廢水的試驗范文

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《工業用水與廢水雜志》2014年第四期

1試驗方法

在常溫下，往1．5L的有機玻璃方形燒杯中注入1L質量濃度為1mg／L的含鉛廢水，投入適量的錳改性膨潤土，用質量分數為1％的NaOH溶液和質量分數為1％的HNO3溶液調節pH值，置于六聯攪拌器中反應60min。之后，再加入60mg／L聚合氯化鋁（PAC），混凝反應10min，沉淀10min。取上清液，檢測溶液中殘留Pb2＋濃度。考察吸附時間、初始pH值及吸附劑投加量等因素對Pb2＋吸附率的影響。

2結果與討論

2．1初始pH值的影響在Pb2+的質量濃度為1mg／L，吸附時間為40min，吸附劑投加量為20mg／L，混凝劑投加量為60mg／L的條件下，考察初始pH值對Pb2＋吸附率的影響，結果如圖1所示。由圖1可以看出，隨著pH值的升高，Pb2＋的平衡濃度降低。但pH值升高到一定值后，再提高pH值對吸附性能影響不大。在pH值為6時，Pb2＋的平衡質量濃度為0．042mg／L，達到GB3838—2002《地表水環境質量標準》Ⅲ類標準（ρ（Pb2+）≤0．05mg／L）的要求。廢水中Pb2＋生成沉淀的臨界pH值為6．73。當初始pH值在臨界pH值以下時，廢水中Pb2＋的去除主要是吸附作用，此時H＋可能與Pb2＋競爭錳改性膨潤土表面的吸附點位。隨pH值的升高，廢水中的H＋濃度逐漸降低，Pb2＋的去除率升高。當廢水的pH值在臨界pH值以上時，其中的部分Pb2＋以Pb（OH）2的形式沉淀析出，Pb2＋的去除率也不斷升高。

2．2吸附劑投加量的影響在Pb2+的質量濃度為1mg／L，pH值為6，吸附時間為40min，混凝劑投加量為60mg／L的條件下，考察吸附劑投加量對Pb2＋吸附率的影響，結果如圖2所示。由圖2可以看出，隨著錳改性膨潤土吸附劑投加量的增加，Pb2＋平衡濃度逐漸降低。在吸附劑的投加量為20mg／L時，出水中Pb2＋的質量濃度為0．042mg／L，已經達到GB3838—2002中Ⅲ類標準的要求。隨著投加量的繼續增加，對Pb2＋的吸附率也逐漸增加，這是因為吸附劑對Pb2＋的吸附點位的數量也在增加。當吸附劑的投加量增加到60mg／L時，吸附達到飽和。之后，隨著其投加量的增加，吸附率變化不大。綜合考慮經濟成本和排放標準的要求，錳改性膨潤土的投加量以20mg／L為宜。

2．3吸附時間的影響在Pb2+的質量濃度為1mg／L，pH值為6，吸附劑投加量為20mg／L，混凝劑投加量為60mg／L的條件下，考察吸附時間對Pb2+吸附率的影響，結果如圖3所示。由圖3可以看出，在吸附反應的初期（前40min），Pb2＋的平衡濃度隨著吸附時間的延長而逐漸降低，去除率迅速升高，主要是因為在反應的初期，錳改性膨潤土表面的吸附點位較多，Pb2＋能夠較快地附著到錳改性膨潤土表面而被吸附。隨著吸附時間的延長，錳改性膨潤土表面的吸附點位逐漸減少，吸附速率減慢。40min時，錳改性膨潤土對Pb2＋的去除率達到95．75％，出水中Pb2＋的質量濃度為0．042mg／L，已達到GB3838—2002中Ⅲ類標準的要求。因此，吸附時間取40min為宜。

2．4吸附機理分析膨潤土具有較大的比表面積及離子交換容量，吸附性能較好。利用膨潤土的吸附性、膨脹性或層間陽離子的可交換性，將水合羥基－錳離子引入到層間，得到錳改性膨潤土。溶液中的鉛主要以PbOH＋的形式存在，對鉛的吸附過程可能是按式①與式②進行。錳氧化物在水中保持著電離平衡的狀態，吸附Pb2+后，Pb2+與二氧化錳表面羥基發生了化學反應，形成穩定的化合物。

3結論

錳改性膨潤土對Pb2＋的吸附率隨著pH值的升高而增大，當pH值為6時，吸附率達到95.8％，之后隨著pH值的升高，吸附率變化不大。隨著吸附時間的延長，Pb2＋的平衡濃度逐漸降低，吸附率逐漸增大，40min后基本達到吸附平衡。綜合考慮經濟成本和排放標準的要求等因素，錳改性膨潤土深度處理含鉛廢水最佳工藝參數是pH值為6左右，吸附時間為40min，錳改性膨潤土吸附劑的投加量為20mg／L，處理后出水中Pb2+濃度達到GB3838—2002中Ⅲ類標準的要求。

作者：李福勤唐瑋媛聶文歡單位：河北工程大學城市建設學院