氫氧化鎂吸附性能研究

王路明，謝立平

（鹽城工學(xué)院，江蘇鹽城 224051）

氫氧化鎂以其比表面積大，吸附能力強(qiáng)，來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，漿狀產(chǎn)品具有非沉降性、非凝聚性和較好的流動(dòng)性等特點(diǎn)而成為越來(lái)越被看好的吸附劑材料［1-2］。筆者擬對(duì)富含各類重金屬離子的工業(yè)污水［3-4］、印染 廢水［5］以及海水中的微量硼［6］采用氫氧化鎂為吸附劑進(jìn)行吸附試驗(yàn)，探討和研究氫氧化鎂的吸附性能，拓展氫氧化鎂的應(yīng)用領(lǐng)域。富含各類重金屬離子的工業(yè)廢水和印染廢水對(duì)人類健康危害極大，低硼海水 （鹵水）是制備優(yōu)質(zhì)高密度耐火原料——鎂砂的潛在資源。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器

原料：氫氧化鎂乳液（海水提取合成，0.5 mol/L）；模擬工業(yè)廢水［配制：ρ（Cd2+）=13.5 g/L，ρ（Cr2+）=65.5 g/L，ρ（Cu2+）=5.0 g/L，ρ（Ni2+）=35.6 g/L］；印染廢水（取自某印染廠廢水池，色度200倍，COD為360mg/L，pH=8～9）；海水（含 B2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1.29×10-5）。

儀器設(shè)備：78-1型磁力加熱攪拌器；800型離心沉淀器；FA1604型電子分析天平；PHS-3C型精密pH計(jì)；WFX-120C型原子吸收分光光度計(jì)；ICP-2000型電感耦合等離子體（ICP）發(fā)射光譜儀；WD800B型微波消解COD快速測(cè)定儀。

1.2 氫氧化鎂對(duì)含重金屬離子廢水的吸附試驗(yàn)

在模擬廢水中，在pH=2條件下，加入不同量氫氧化鎂，攪拌一定時(shí)間，靜置并過(guò)濾分離。將濾液稀釋100倍，用ICP測(cè)定吸附后廢水中各種重金屬離子的含量，考察氫氧化鎂對(duì)重金屬離子吸附效果。

1.3 氫氧化鎂對(duì)印染廢水的吸附試驗(yàn)

取印染廢水50 mL，加入不同體積的濃度為0.5 mol/L的Mg（OH）2乳液，攪拌使其充分反應(yīng)。沉淀完全后取上清液，采用微波消解COD快速測(cè)定儀測(cè)其COD，色度采用小樣離心后再用稀釋倍數(shù)法測(cè)定，使用精密pH計(jì)測(cè)定pH，考察氫氧化鎂對(duì)印染廢水的吸附性能以及吸附后廢水pH。

1.4 氫氧化鎂對(duì)海水中硼的吸附試驗(yàn)

向一定量海水中注入不同量Mg（OH）2吸附劑，充分?jǐn)嚢?，過(guò)濾，采用甲亞胺-H酸分光光度法測(cè)定濾液中B2O3含量，考察氫氧化鎂對(duì)硼的吸附效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 氫氧化鎂對(duì)廢水中各種重金屬離子的吸附效果

氫氧化鎂對(duì)含重金屬離子廢水的吸附效果（未處理廢水pH=2）見(jiàn)表1。由表1看出，氫氧化鎂對(duì)各種重金屬離子有著良好的吸附效果。氫氧化鎂對(duì)含重金屬離子廢水的吸附效果受氫氧化鎂用量、pH、攪拌時(shí)間等因素的影響。在堿性條件下，不加氫氧化鎂時(shí)，溶液中的金屬離子與OH-生成X（OH）2沉淀；在弱堿性條件下，主要表現(xiàn)為氫氧化鎂的物理吸附。在pH=8～9和一定攪拌時(shí)間條件下，吸附效果隨氫氧化鎂用量的增加而提高，最高達(dá)98%。

氫氧化鎂對(duì)重金屬離子的吸附機(jī)理：氫氧化鎂乳膠顆粒極細(xì)，表面積極大，活性點(diǎn)很多，吸附能力極強(qiáng)，因此對(duì)各類重金屬離子有較強(qiáng)的吸附能力。

表1 氫氧化鎂用量對(duì)模擬廢水中各種重金屬離子去除率的影響

2.2 氫氧化鎂對(duì)印染廢水的吸附效果［7］

氫氧化鎂用量對(duì)印染廢水的的脫色效果、COD去除率以及pH的影響見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，廢水的脫色率與COD去除率隨著Mg（OH）2用量的增加而提高，當(dāng)Mg（OH）2用量達(dá)到 50 mL時(shí)廢水脫色率和COD去除率分別達(dá)到97.5%和80%，處理后廢水的各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)（色度＜40倍；pH=6～9；CODCr＜100 mg/L）。 因此氫氧化鎂是一種高效綠色的印染廢水處理劑。

表2 氫氧化鎂對(duì)印染廢水的脫色效果及COD去除率

印染廠廢水傳統(tǒng)采取石灰和亞鐵來(lái)處理，經(jīng)過(guò)初步處理水樣的色度為40倍，微黃，而氫氧化鎂的脫色效果明顯好于石灰和亞鐵，色度僅為5倍，遠(yuǎn)低于GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)30倍的規(guī)定。氫氧化鎂具有優(yōu)良的脫色效果，其脫色原理是利用Mg（OH）2強(qiáng)烈吸附帶負(fù)電荷的陰離子染料而使染料廢水脫色。

2.3 氫氧化鎂對(duì)海水中硼的吸附效果［6］

氫氧化鎂對(duì)海水中硼的吸附效果見(jiàn)表3。由表3可知，當(dāng)氫氧化鎂用量（指1 L海水中所用MgO質(zhì)量）由0增加到5 g/L時(shí)，海水中B2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可由12.9×10-6降至3.3×10-6，氫氧化鎂對(duì)硼的吸附率達(dá)到74%，再增加氫氧化鎂用量吸附效果不明顯。

表3 氫氧化鎂對(duì)海水中硼的吸附效果

由于析出的氫氧化鎂為膠體沉淀，根據(jù)不同的反應(yīng)條件，其膠核將是由不同數(shù)量的氫氧化鎂分子所構(gòu)成的微小晶體，當(dāng)溶液中存在過(guò)剩Mg2+情況下，膠核將吸附Mg2+而帶正電荷，是因?yàn)镸g2+與膠核本身離子相同而易進(jìn)入膠核的結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣。由于膠核帶正電，所以它將吸附溶液中負(fù)離子與之平衡，形成具有一定厚度的負(fù)離子層與膠核構(gòu)成雙電層。在海水中，由于硼外層電子的特性而與水中具有孤對(duì)電子的 OH-加合生成 B（OH）4-。 因?yàn)?B（OH）4-帶負(fù)電，在靜電作用下其很容易被帶正電荷的Mg（OH）2膠粒吸附，這就是Mg（OH）2膠體能吸附海水中硼的原因。

3 結(jié)論

1）氫氧化鎂對(duì)各類重金屬離子有較強(qiáng)的吸附能力，在弱堿性條件下（pH=8～9）去除率高達(dá)98%。2）氫氧化鎂乳液對(duì)印染廢水的脫色率與COD去除率分別高達(dá)97.5%和80%，脫色效果明顯好于石灰和亞鐵，色度僅為5倍。3）氫氧化鎂乳液對(duì)海水中硼的吸附率高達(dá)74%。

［1］鄒燕.應(yīng)用前景廣闊的氫氧化鎂［J］.化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2002，20（6）：16-19.

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［3］馬艷飛，王九思，宋光順，等.氫氧化鎂對(duì)廢水中鎘（Ⅱ）吸附性能的研究［J］.蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，22（4）：120-122.

［4］馬艷飛，王九思，宋光順，等.氫氧化鎂處理含鎳廢水的研究［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2004，5（4）： 32-34.

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［6］王路明.Mg（OH）2對(duì)海水中硼的吸附效果［J］.海湖鹽與化工，2003，32（5）：5-7.

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