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锰改性膨润土含铅废水的试验范文

时间:2022-09-24 04:10:19

锰改性膨润土含铅废水的试验

《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

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