膨潤土/過硫酸鹽協(xié)同處理羅丹明B廢水的研究

唐 婧，范開敏，王 芬，王 坤，黃小梅

(1.淮海工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院,江蘇 連云港 222005;2.淮海工學(xué)院 理學(xué)院, 江蘇 連云港 222005; 3.四川文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院, 四川 達(dá)州 635000)

1 前 言

我國雖水資源豐富，但水污染的現(xiàn)象也較為嚴(yán)重，特別是隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了大量染料廢水的排放，對環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅。染料廢水具有含量高、色度深、毒性大、生物降解難等特點。目前處理染料廢水的主要方法有：化學(xué)氧化法[1]、吸附法[2]和生物法[3]等。其中吸附法和化學(xué)氧化法因操作簡單、效率高、成本低而受到廣泛關(guān)注。

吸附法的核心是優(yōu)良的吸附劑。膨潤土除了含有大量三氧化鋁和二氧化硅之外，還存在少量的鎂、鈣、鉀、鈉、鐵、鈦等金屬離子。其具有較大的比表面積和孔隙，對污染物有較強(qiáng)的吸附能力。

該實驗以常規(guī)染料羅丹明B(RhB)為目標(biāo)污染物，通過膨潤土協(xié)同過硫酸鹽處理染料廢水，對比了過硫酸鉀(PS)，過硫酸氫鉀(PMS)，膨潤土/過硫酸鉀(Bt/PS)，膨潤土/過硫酸氫鉀(Bt/PMS)4個不同體系中RhB的去除效果，研究了不同單因素對去除效率的影響，為膨潤土/過硫酸鹽體系在廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供一定參考。

2 材料與方法

2.1 儀器與試劑

UV-2550紫外可見分光光度計(日本島津)，TG20-WS離心機(jī)(長沙湘智)，DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義予華)，多參數(shù)測定儀S220(上海梅特勒)。膨潤土(上海試四)，過硫酸鉀，過硫酸氫鉀，羅丹明B，亞硝酸鈉等均為分析純。

2.2 實驗方法

稱取一定量的膨潤土和過硫酸鹽于30mL圓底離心管中，移取15 mL 已調(diào)節(jié)pH值的20 mg/L的RhB溶液，在設(shè)定溫度下進(jìn)行磁力攪拌，在規(guī)定時間進(jìn)行取樣，用亞硝酸鈉終止反應(yīng)，離心分離，取上層清液用紫外可見分光光度計在554nm處測定吸光度，計算去除率。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同體系對去除率的影響

圖1 不同體系對去除效果的影響Fig.1 Effect of different systems on RhB removal efficiency

此外，膨潤土對PMS的活化性能強(qiáng)于PS，可能是由于PS和PMS的結(jié)構(gòu)不同造成，PS為對稱結(jié)構(gòu)，而PMS為不對稱結(jié)構(gòu)，其 O-O鍵的電子云發(fā)生偏移，更容易受活化劑的影響而發(fā)生斷裂[10]，因而含有一定金屬元素的膨潤土活化PMS去除RhB的效果更佳。同時，膨潤土還具有較大的比表面積，對RhB有一定的吸附作用。在吸附和氧化的協(xié)同作用下，RhB的去除率明顯提高。

3.2 膨潤土用量對去除率的影響

圖2 膨潤土投加量對RhB去除效率的影響Fig.2 Effect of bentonite dosage on RhB removal efficiency

3.3 過硫酸鹽用量對去除率的影響

圖3 過硫酸鹽與RhB的摩爾比對去除率的影響Fig.3 Effect of the molar ratios of persulfate to RhB on removal efficiency

3.4 pH值對去除率的影響

圖4 pH對RhB染料去除率的影響Fig.4 Effect of solution pH on RhB removal efficiency

3.5 溫度對去除率的影響

圖5 Bt/PS體系中溫度對RhB去除效率的影響Fig.5 Effect of temperature of Bt/PS system on RhB removal efficiency

圖6 Bt/PMS體系中溫度對RhB去除效率的影響Fig.6 Effect of temperature of Bt/PMS system on RhB removal efficiency

4 結(jié) 論

4.1 與單純的PMS和PS體系相比，膨潤土的引入都有利于提高RhB的去除率，且膨潤土與PMS的協(xié)同作用明顯強(qiáng)于PS，這可能是因為膨潤土活化PMS的能力更強(qiáng)。

4.2 降低pH值和升高溫度有助于提高Bt/PS和Bt/PMS兩個協(xié)同體系中RhB的去除率。

4.3 當(dāng)膨潤土投加量為0.01g，摩爾比為5∶1，RhB的初始pH為3，溫度為30℃時，初始濃度為 20 mg/L的 RhB 溶液反應(yīng) 30 min 后，Bt/PS和Bt/PMS體系的去除率可達(dá)到100%?？梢姡驖櫷梁瓦^硫酸鹽協(xié)同體系能有效去除水中的RhB。