硅藻土負(fù)載單寧酸及其在含鉻廢水處理中的應(yīng)用

摘 要：硅藻土（DE）具有孔隙度大、吸收性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐磨、耐熱等特點(diǎn)。單寧酸（TA）上由于存在多個(gè)鄰位上的酚羥基，因此單寧酸能夠與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。單寧酸與金屬離子絡(luò)合所形成的多元環(huán)螯合物一般具有不同的顏色，可以在不同的pH條件下生成沉淀，從而利于金屬離子的分離和去除。本課題采用硅藻土負(fù)載單寧酸，再將所得的硅藻土負(fù)載單寧酸（TADE）用于模擬含鉻廢水及工業(yè)含鉻廢水處理，并對其機(jī)理進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：單寧酸；硅藻土；去除；Cr（Ⅵ）

一、 緒論

（一） 研究背景

這些年，我國水環(huán)境隨著工業(yè)的發(fā)展持續(xù)惡化，屢屢出現(xiàn)因?yàn)槲廴疽鸬娜彼桶踩鹿?。由于吸附法對進(jìn)水的預(yù)處理要求高，吸附劑的價(jià)格昂貴，因此在廢水處理中，吸附法主要用來去除廢水中的微量污染物，達(dá)到深度凈化的目的。

（二） 硅藻土的性質(zhì)及改性方法

國內(nèi)外研究采用的改性劑多為各種季銨鹽陽離子。經(jīng)改性硅藻土表面帶負(fù)電荷，由于靜電作用，具有強(qiáng)烈的吸附能力。

（三） 單寧酸（TA）性質(zhì)及其在水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展

單寧酸上存在多個(gè)鄰位上的酚羥基，因此其能同金屬離子之間發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。一般情況下，反應(yīng)所形成的多元環(huán)螯合物會(huì)生成不同的顏色，在不同的pH條件下會(huì)生成沉淀，從而利于金屬離子的分離和去除。

二、 單寧酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及TADE合成制備

（一） 單寧酸標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

本實(shí)驗(yàn)采用276nm處吸光度作為單寧酸濃度的測定指標(biāo)。

（二） 硅藻土負(fù)載單寧酸（TADE）的制備

稱取硅藻土（DE）放入錐形瓶中，加入單寧酸水溶液并調(diào)節(jié)pH，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及溫度，勻速攪拌3h，使硅藻土和單寧酸溶液混合均勻，形成硅藻土負(fù)載單寧酸（TADE），靜置，將懸濁液離心分離。測定殘余單寧酸濃度，另將沉淀烘干。樣品破碎并研磨，取過150目篩樣品放置在磨口瓶中備用。

計(jì)算單寧酸負(fù)載量QDE，e=（CTA，1-CTA，2）*VTA/mDE。

式中，QDE，e為DE對單寧酸的負(fù)載量（mg·g-1），CDE，1和CDE，2分別為單寧酸初始濃度和反應(yīng)平衡后濃度（mg·L-1）。

通過數(shù)據(jù)可以得出，硅藻土負(fù)載單寧酸的量隨著pH值的增大而顯著增大。硅藻土的帶電性及pH對單寧酸的水解的影響決定了硅藻土對單寧酸的吸附性。pH值增大，單寧酸水解程度增大，體現(xiàn)了更強(qiáng)的離子性，單寧酸表面帶負(fù)電荷量隨之增大。

三、 實(shí)驗(yàn)分析方法及結(jié)論

（一） 不同因素對硅藻土負(fù)載單寧酸吸附Cr（Ⅵ）的影響

改變改性硅藻土上單寧酸含量、溶液pH值，水樣初始濃度變化對改性硅藻土吸附Cr（Ⅵ）影響。硅藻土負(fù)載單寧酸吸附效果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)主要用去除率、吸附容量來表達(dá)。

（二）

1. 硅藻土負(fù)載單寧酸濃度對Cr（Ⅵ）的吸附影響

試樣采用水樣中含Cr（Ⅵ）初始濃度為100ppm在中性條件下比較天然硅藻土與改性硅藻土對Cr（Ⅵ）的影響。得到如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

控制pH在中性條件，隨著單寧酸初始濃度的增加，制備的TADE對于Cr（Ⅵ）的去除率增大，Cr（Ⅵ）的去除率與單寧酸的負(fù)載量成正比關(guān)系，因此單寧酸的濃度在去除 Cr（Ⅵ）的反應(yīng)中有著很大的影響。但是，單寧酸濃度過大會(huì)造成水體中的COD增大，引起二次污染。

2. pH值的影響

試樣采用水樣的初始濃度是100ppm，得到pH值變化對自然土和改性硅藻土吸附Cr（Ⅵ）的影響數(shù)據(jù)如下表：

當(dāng)pH=2時(shí)，Cr（Ⅵ）的去除率為48.5%。Cr（Ⅵ）的去除率隨著pH的增大而減小，Cr2O2-7與HCrO-4之間存在一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡。

3. 水樣中含Cr（Ⅵ）初始濃度的影響

4. Cr（Ⅵ）的初始濃度對硅藻土負(fù)載單寧酸吸附影響

水樣中Cr（Ⅵ）的初始濃度，對于TADE去除Cr（Ⅵ）有著很大的影響，當(dāng)Cr（Ⅵ）濃度由50ppm提高到100ppm時(shí)候，TADE的吸附率增加了15%，當(dāng)隨著Cr（Ⅵ）濃度增大至超過TADE所能酯化的量時(shí)，吸附率下降。

5. 正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，在選擇上述影響因素設(shè)計(jì)相應(yīng)33正交實(shí)驗(yàn)：1. TADE吸附Cr（Ⅵ）不同濃度單寧酸溶液進(jìn)行改性；2. TADE在不同pH下吸附；3. 水樣的初始濃度。

（三） 結(jié)論

水樣中初始Cr（Ⅵ）濃度對于TADE吸附Cr（Ⅵ）的影響因素較大，TA溶液濃度和pH值對于Cr（Ⅵ）的吸附也有一定的影響。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到TADE去除Cr（Ⅵ）的最佳方案是：當(dāng)合成TADE時(shí)TA濃度為200mg/L，反應(yīng)體系中pH值為4，水樣中Cr（Ⅵ）初始濃度為200ppm，改性硅藻土對于Cr（Ⅵ）的去除效果較其他組合明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜玉成，葉力佳，劉燕琴.硅藻土吸附重金屬離子Cd2+的動(dòng)力學(xué)研究[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2004，38（1）：38-40.

[2]An J H， Dultz S. Adsorption of tannic acid on chitosan—montmorillonite as a function of pH and surface charge properties[J]. Applied Clay Science，2007，36：256-264.

作者簡介：

王晗怡，江蘇省無錫市，江蘇省惠山中等專業(yè)學(xué)校。