锰改性膨润土含铅废水的试验范文

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《工业用水与废水杂志》2014年第四期

1试验方法

在常温下，往1．5L的有机玻璃方形烧杯中注入1L质量浓度为1mg／L的含铅废水，投入适量的锰改性膨润土，用质量分数为1％的NaOH溶液和质量分数为1％的HNO3溶液调节pH值，置于六联搅拌器中反应60min。之后，再加入60mg／L聚合氯化铝（PAC），混凝反应10min，沉淀10min。取上清液，检测溶液中残留Pb2＋浓度。考察吸附时间、初始pH值及吸附剂投加量等因素对Pb2＋吸附率的影响。

2结果与讨论

2．1初始pH值的影响在Pb2+的质量浓度为1mg／L，吸附时间为40min，吸附剂投加量为20mg／L，混凝剂投加量为60mg／L的条件下，考察初始pH值对Pb2＋吸附率的影响，结果如图1所示。由图1可以看出，随着pH值的升高，Pb2＋的平衡浓度降低。但pH值升高到一定值后，再提高pH值对吸附性能影响不大。在pH值为6时，Pb2＋的平衡质量浓度为0．042mg／L，达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准（ρ（Pb2+）≤0．05mg／L）的要求。废水中Pb2＋生成沉淀的临界pH值为6．73。当初始pH值在临界pH值以下时，废水中Pb2＋的去除主要是吸附作用，此时H＋可能与Pb2＋竞争锰改性膨润土表面的吸附点位。随pH值的升高，废水中的H＋浓度逐渐降低，Pb2＋的去除率升高。当废水的pH值在临界pH值以上时，其中的部分Pb2＋以Pb（OH）2的形式沉淀析出，Pb2＋的去除率也不断升高。

2．2吸附剂投加量的影响在Pb2+的质量浓度为1mg／L，pH值为6，吸附时间为40min，混凝剂投加量为60mg／L的条件下，考察吸附剂投加量对Pb2＋吸附率的影响，结果如图2所示。由图2可以看出，随着锰改性膨润土吸附剂投加量的增加，Pb2＋平衡浓度逐渐降低。在吸附剂的投加量为20mg／L时，出水中Pb2＋的质量浓度为0．042mg／L，已经达到GB3838—2002中Ⅲ类标准的要求。随着投加量的继续增加，对Pb2＋的吸附率也逐渐增加，这是因为吸附剂对Pb2＋的吸附点位的数量也在增加。当吸附剂的投加量增加到60mg／L时，吸附达到饱和。之后，随着其投加量的增加，吸附率变化不大。综合考虑经济成本和排放标准的要求，锰改性膨润土的投加量以20mg／L为宜。

2．3吸附时间的影响在Pb2+的质量浓度为1mg／L，pH值为6，吸附剂投加量为20mg／L，混凝剂投加量为60mg／L的条件下，考察吸附时间对Pb2+吸附率的影响，结果如图3所示。由图3可以看出，在吸附反应的初期（前40min），Pb2＋的平衡浓度随着吸附时间的延长而逐渐降低，去除率迅速升高，主要是因为在反应的初期，锰改性膨润土表面的吸附点位较多，Pb2＋能够较快地附着到锰改性膨润土表面而被吸附。随着吸附时间的延长，锰改性膨润土表面的吸附点位逐渐减少，吸附速率减慢。40min时，锰改性膨润土对Pb2＋的去除率达到95．75％，出水中Pb2＋的质量浓度为0．042mg／L，已达到GB3838—2002中Ⅲ类标准的要求。因此，吸附时间取40min为宜。

2．4吸附机理分析膨润土具有较大的比表面积及离子交换容量，吸附性能较好。利用膨润土的吸附性、膨胀性或层间阳离子的可交换性，将水合羟基－锰离子引入到层间，得到锰改性膨润土。溶液中的铅主要以PbOH＋的形式存在，对铅的吸附过程可能是按式①与式②进行。锰氧化物在水中保持着电离平衡的状态，吸附Pb2+后，Pb2+与二氧化锰表面羟基发生了化学反应，形成稳定的化合物。

3结论

锰改性膨润土对Pb2＋的吸附率随着pH值的升高而增大，当pH值为6时，吸附率达到95.8％，之后随着pH值的升高，吸附率变化不大。随着吸附时间的延长，Pb2＋的平衡浓度逐渐降低，吸附率逐渐增大，40min后基本达到吸附平衡。综合考虑经济成本和排放标准的要求等因素，锰改性膨润土深度处理含铅废水最佳工艺参数是pH值为6左右，吸附时间为40min，锰改性膨润土吸附剂的投加量为20mg／L，处理后出水中Pb2+浓度达到GB3838—2002中Ⅲ类标准的要求。

作者：李福勤唐玮媛聂文欢单位：河北工程大学城市建设学院