近年来,随着我国工业的迅速发展,在铬盐与铁合金等行业中都需要用大量的含铬矿物, 并会产生许多含铬废水。这些废水中的铬元素多是以毒性较大的Cr6 +存在的,对自然环境及人体健康都会产生严重的影响。所以,越来越多的科研工作者投入到废铬资源回收与再利用的研究当中。目前,对含铬废水的处理工艺集中为化学沉淀法、膜分离法、电渗析法、溶剂萃取法、电解法、吸附法等多类方法。其中吸附法具有经济性好、操作简单的优势,在含铬废水处理工艺中已得到了广泛的应用。吸附法中关键的一环是吸附剂的选择,一般采用的吸附剂主要有ob欧宝体育富网入口、活性炭、膨润土等,其中ob欧宝体育富网入口作为一种天然矿物,不仅在我国储量丰富, 而且具有热稳定性好、再生性强等特点,但是天然ob欧宝体育富网入口孔径较小、吸附能力较差,无法对废水中的含铬污染物进行有效去除。因此,需要利用阳离子表面活性剂等对天然ob欧宝体育富网入口进行改性, 以提升其对含铬污染物的去除能力,以确保废水排放的达标。

实验中所采用的天然ob欧宝体育富网入口选自于河北省围场县,其粒径为20-40目,通过将原岩与氢氧化钠水溶液反应,制得胶体物,经干燥后即为ob欧宝体育富网入口。

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在本实验中,共制备了六种改性ob欧宝体育富网入口。在各类改性ob欧宝体育富网入口中吸附效果最佳的是H2SO4 /CuSO4 复合改性ob欧宝体育富网入口, 吸附效果最差的是混合盐( MgCl2 + AlCl3) 改性ob欧宝体育富网入口,且各类改性ob欧宝体育富网入口的吸附率表现均比天然ob欧宝体育富网入口更加优秀,这也说明了通过表面活性剂进行ob欧宝体育富网入口改性后, 有助于增大ob欧宝体育富网入口的孔隙度, 提升ob欧宝体育富网入口与含铬污染物的吸附交换能力。这是由于改性后ob欧宝体育富网入口的表面能形成一层胶束层,含 Cr6 +污染物能更容易被吸附在胶束层中并形成复合物被去除。同时,从图1中还可以看出, H2SO4 /CuSO4复合改性ob欧宝体育富网入口对含铬污染物的吸附率,随着反应时间的增长,始终保持在 90%左右,具有极佳的含铬污染物去除效果。这是由于通过这种改性方法,一方面有助于去除ob欧宝体育富网入口中的硅,以降低硅铝比例,从而使得溶液中的重金属能更好地被扩散与吸附;另一方面, 该改性方法还有助于增大ob欧宝体育富网入口的孔隙度, 使其有效吸附表面得以增加。

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综合而言,在实验所用的各类改性ob欧宝体育富网入口中,H2SO4 /CuSO4 复合改性ob欧宝体育富网入口的吸附效果最佳, 因此对该改性ob欧宝体育富网入口进行了更为系统的研究。图2给出了 H2SO4 /CuSO4复合改性ob欧宝体育富网入口与天然ob欧宝体育富网入口的吸附效果对比。从图 2中可以看出,复合改性ob欧宝体育富网入口的吸附量、吸附率均高于天然ob欧宝体育富网入口, 其改性后吸附效果提升显著。在初始含铬溶液浓度为25 mg /L 时,通过分光光度法测得复合改性ob欧宝体育富网入口吸附处理后上清液中的铬平衡浓度为1.422 mg /L,而天然ob欧宝体育富网入口吸附处理后上清液中的铬平衡浓度为5.039 mg /L,吸附效果约提升了71.8% 。同时,随着实验中含铬溶液浓度的提高, 复合改性ob欧宝体育富网入口的吸附率变化较小, 而天然ob欧宝体育富网入口的吸附率则明显增加,但仍始终低于复合改性ob欧宝体育富网入口的吸附率。

复合改性ob欧宝体育富网入口的吸附效果与平衡浓度之间的关系,而二级动力学方程则真实反映出改性ob欧宝体育富网入口对 Cr6 + 的吸附量与离子的动力学运动机制。通过试验发现,改性ob欧宝体育富网入口对 Cr6 +的吸附以化学吸附为主,离子交换起着非常重要的作用。