磁性膨潤土吸附Cr(Ⅵ)離子解吸再生性能

鄒成龍，梁吉艷，姜 偉

?

磁性膨潤土吸附Cr(Ⅵ)離子解吸再生性能

鄒成龍，梁吉艷，姜 偉

(沈陽工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，沈陽 110870)

膨潤土對重金屬離子等污染物具有良好的吸附性能，但吸附飽和后將成為危險(xiǎn)固廢，處理變成棘手問題，研究其再生循環(huán)利用具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可為其高效利用提供了有力借鑒和參考。采用NaCl溶液為解吸液，以磁性膨潤土為吸附劑，探索Cr(Ⅵ)的解吸條件，并采用XRD、FTIR、BET和SEM表征再生前后樣品的結(jié)構(gòu)及形貌，研究材料的穩(wěn)定性。結(jié)果表明：磁性膨潤土具有良好的循環(huán)使用性能；經(jīng)過6次吸附?解吸后，磁性膨潤土仍保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；其解吸過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)與Langmuir等溫方程。

磁性膨潤土；Cr(Ⅵ)離子；解吸再生

膨潤土由于具有較強(qiáng)的吸附能力，用于廢水中重金屬離子吸附處理具有理想的效果[1]。經(jīng)過改性后的膨潤土具有更大的比表面積、微孔面積及陽離子交換容量，對重金屬離子吸附效果顯著提高，具有廣闊的應(yīng)用前景[2?3]。吸附劑在實(shí)際應(yīng)用中首要需要考慮經(jīng)濟(jì)性，其不僅與吸附劑的吸附能力有關(guān)，而且與吸附劑的后處理有著重要的關(guān)系[4]。膨潤土對重金屬離子進(jìn)行吸附后并不意味著成功處理掉，對吸附了重金屬離子后的飽和吸附劑需如若處理不當(dāng)可能造成二次污染。解吸法是一種可持續(xù)發(fā)展方法，在吸附劑本身結(jié)構(gòu)不發(fā)生或基本不發(fā)生變化的情況下，通過物理化學(xué)等方法將污染物脫除，達(dá)到飽和吸附了污染物的吸附劑能循環(huán)使用的目的[5]。

目前，大部分學(xué)者都集中在膨潤土及其改性物用于重金屬離子吸附效果研究，而對于膨潤土吸附重金屬后的解吸再生研究鮮有報(bào)道，偶見解吸工藝研究，解吸機(jī)理研究則更少[6]。本文作者在膨潤土良好的吸附性能基礎(chǔ)上研究其解吸再生、循環(huán)使用，解決膨潤土后處理難題，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用提供參考借鑒。研究借鑒樹脂類吸附材料解吸再生方法，以NaCl溶液為解吸液，通過改變解吸液濃度、溫度、pH、時間等條件，探索磁性膨潤土吸附Cr(Ⅵ) 離子后最佳解吸再生條件，研究其循環(huán)使用性。并結(jié)合FTIR、XRD、BET、SEM表征分析材料解吸再生過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料及儀器

材料及試劑：鈉基膨潤土購于遼寧省建平縣(工業(yè)級、過74 μm的篩、淡黃色)，參照文獻(xiàn)[7]報(bào)道方法將其制備成磁性膨潤土備用；各實(shí)驗(yàn)試劑均為AR級。

傅里葉紅外光譜儀(美國熱電公司Nexus 670型)；X射線衍射儀(美國RigakuD/Max?2550PC型)；BET分析儀(北京金埃譜V?Sorb2800型)；掃描電鏡(日本日立SU4800型)。

1.2 吸附?解吸實(shí)驗(yàn)

采用K2Cr2O7溶解于蒸餾水配成Cr(Ⅵ)濃度為40 mg/L模擬廢水，每次實(shí)驗(yàn)取200 mL于錐形瓶中，調(diào)節(jié)pH后加入2.0 g吸附劑，在恒溫水浴振蕩器中反應(yīng)，間隔10 min取樣1次離心，用原子吸收分光光度法測定上清液中Cr(Ⅵ)濃度t(mg/L)。將吸附Cr(Ⅵ) 60 min后的磁性膨潤土離心，蒸餾水洗滌、風(fēng)干備用，測定上清液Cr(Ⅵ)濃度e1(mg/L)。

解吸液采用NaCl溶于蒸餾水配置，每次實(shí)驗(yàn)取一定體積、一定濃度的解吸液于錐形瓶中并將其置于恒溫水浴振蕩器，調(diào)節(jié)pH、加入一定量待解吸樣品，振蕩解吸反應(yīng)，間隔10 min取樣離心測定上清液中Cr(Ⅵ)濃度ρ2(mg/L)；將解吸后樣品離心分離，用蒸餾水洗凈、烘干保存用于表征測試。

吸附量計(jì)算式：

解吸量計(jì)算式：

解吸殘余量計(jì)算式：

吸附去除率計(jì)算式：

解吸率計(jì)算式：

式中：0、ρ和e1分別為Cr(Ⅵ)吸附時初始和某時刻的濃度以及平衡濃度(mg/L)；ρ2、e2分別為解吸時某時刻濃度和平衡濃度(mg/L)；12分別為吸附溶液體積和解吸液體積(L)；12分別為吸附和解吸時磁性膨潤土用量(g)；q1、e1分別為吸附時某時刻吸附量和平衡吸附量(mg/g)；q2、e2分別為解吸時某時刻吸附量和平衡解吸量(mg/g)；r為解吸后的殘余量(mg/g)；12分別為吸附去除率、解吸率(%)。

2 結(jié)果與討論

2.1 解吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 吸附時間

本實(shí)驗(yàn)在35 ℃與pH為4條件下，采用磁性膨潤土以10 g/L投加量吸附處理Cr(Ⅵ)濃度為40 mg/L廢水，Cr(Ⅵ)離子濃度及吸附去除率隨時間變化關(guān)系如圖1所示。

由圖1看出，磁性膨潤土對Cr(Ⅵ)離子的吸附去除率在前10 min增加較快，隨著時間延長，對Cr(Ⅵ)的去除率略微增大，60 min基本達(dá)到平衡，最終達(dá)到97.0%。以下研究將60 min作為平衡吸附時間，并將此時的平衡吸附數(shù)據(jù)作為考察研究對象。

圖1 時間對Cr(Ⅵ)吸附效果的影響

2.2.2 解吸時間

研究解吸時間對吸附Cr(Ⅵ)的磁性膨潤土解吸效果影響，實(shí)驗(yàn)在35 ℃條件下、解吸液NaCl濃度為0.5 mol/L、用量為50 mL/g、pH=8.8條件下進(jìn)行，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可看出，磁性膨潤土對Cr(Ⅵ)的解吸率在前10 min增加較快，隨解吸時間的延長逐漸增大，60 min后達(dá)平衡，解吸率達(dá)到64.85%。這是因?yàn)榻馕鼊傞_始時，磁性膨潤土上的Cr(Ⅵ)吸附量較高，解吸驅(qū)動力大，解吸速度快，經(jīng)過一段時間后濃度差變小，60 min后，解吸反應(yīng)趨于平衡，因此以下將60 min解吸數(shù)據(jù)作為考察對象。關(guān)于解吸時間，將在2.2 中采用動力學(xué)進(jìn)一步研究。

圖2 解吸時間對Cr(Ⅵ)解吸率的影響

2.2.3 解吸液的pH值

膨潤土的主要成分為蒙脫石，蒙脫石的晶體存在帶負(fù)電荷的結(jié)構(gòu)電荷與可變電荷，可變電荷受晶體中—OH官能團(tuán)發(fā)生H+的吸附與解吸影響[8]；且pH 可以改變金屬離子的形態(tài)，影響金屬離子吸附過程，因此pH 是膨潤土吸附重金屬離子的重要影響因素之一，通過改變pH降低吸附能力可以使吸附的金屬離子解吸[9?10]。研究解吸液初始pH對解吸效果的影響，實(shí)驗(yàn)在35 ℃、解吸液NaCl濃度為0.50 mol/L、用量50 mL/g條件下，研究pH對吸附Cr(Ⅵ)的磁性膨潤土解吸效果，如圖3所示。

圖3 pH對Cr(Ⅵ)解吸率的影響

2.2.4 解吸液離子濃度

研究解吸液離子濃度對解吸效果的影響，實(shí)驗(yàn)在解吸液pH=8.8、溫度35 ℃、解吸液用量為50 mL/g條件下，研究NaCl濃度為0~0.50 mol/L范圍內(nèi)解吸液對吸附Cr(Ⅵ)的磁性膨潤土解吸效果，其結(jié)果如圖4所示。

圖4 NaCl濃度對Cr(Ⅵ)解吸效果的影響

由圖4可看出，隨著NaCl離子濃度增大，Cr(Ⅵ)離子解吸率從44.32%增加到64.85%。主要原因是由于膨潤土吸附處理重金屬離子主要作用來源于離子交換，離子交換反應(yīng)進(jìn)行程度與蒙脫石中可交換離子的數(shù)量和水溶液中重金屬離子的濃度密切相關(guān)[15]，增加其它陰離子濃度可以與Cr(Ⅵ)離子產(chǎn)生競爭作用，從而將其置換下來。當(dāng)NaCl濃度逐漸增大時，有更多的Cl?與金屬離子競爭磁性膨潤土表面的吸附點(diǎn)位，從而提高了金屬離子的解吸幾率。

2.2.5 解吸液用量

對于解吸反應(yīng)，解吸效果同時受飽和吸附量與離子在兩相上分配平衡影響，解吸狀態(tài)下Cr(Ⅵ)離子濃度直接與解吸液的量有關(guān)。研究解吸液用量對解吸效果的影響，實(shí)驗(yàn)在解吸液pH=8.8、溫度35 ℃、NaCl濃度為0.50 mol/L條件下，研究解吸液用量對吸附Cr(Ⅵ)的磁性膨潤土解吸效果，其結(jié)果如圖5所示。

圖5 解吸液用量對Cr(Ⅵ)解吸率影響

圖5顯示：隨著解吸液用量增大，解吸率逐漸增大，主要原因隨著解吸液用量增大，解吸下的Cr(Ⅵ)離子濃度減小，磁性膨潤土對Cr(Ⅵ)吸附符合Langmuir等溫吸附，從等溫平衡理論可見，離子濃度越低，磁性膨潤土表面吸附的Cr(Ⅵ)量越少，則解吸下的Cr(Ⅵ)離子量越多，即解吸率越大。從經(jīng)濟(jì)角度及實(shí)驗(yàn)研究考慮，采用50 mL/g用量為佳。

2.2.6 解吸溫度

研究解吸溫度對解吸效果的影響。實(shí)驗(yàn)在解吸液pH=8.8、NaCl濃度0.50 mol/L、用量50 mL/g，研究10~50 ℃對吸附Cr(Ⅵ)的磁性膨潤土解吸效果，如圖6所示。圖6顯示：溫度從10 ℃升高至20℃，解吸率達(dá)到68.45%，隨著溫度進(jìn)一步升高，解吸率緩慢降低?？傮w上溫度對解吸率影響較小。

圖 6 溫度對Cr(Ⅵ)解吸率的影響

研究表明：磁性膨潤土對Cr(Ⅵ)的吸附存在物理吸附與化學(xué)吸附過程，主要為化學(xué)吸附過程[16]，且吸附與解吸過程都符合準(zhǔn)二級動力學(xué)過程，也說明存在化學(xué)吸附過程[17]，即膨潤土與Cr(Ⅵ)離子間的存在共價(jià)鍵。因此，隨著溫度升高，供給共價(jià)鍵斷裂的能量越多，解吸率增大。但當(dāng)溫度超過20 ℃，解吸率隨溫度增加而減小，主要因?yàn)槲竭^程為吸熱反應(yīng)，解吸過程則為放熱反應(yīng)，升高溫度，其解吸率反而下降。

2.2.7 循環(huán)次數(shù)對解吸率與再吸附效果影響

對于吸附材料，解吸再生的目的是為了重復(fù)使用，多次吸附?解吸循環(huán)后，解吸率及重復(fù)吸附效果是材料再生使用性能的重要考察指標(biāo)。

圖7 循環(huán)次數(shù)對Cr(Ⅵ)吸附和解吸循環(huán)效果的影響

磁性膨潤土對Cr(Ⅵ)多次吸附?解吸循環(huán)效果如圖7所示。由圖7可看出，隨循環(huán)次數(shù)的增加，磁性膨潤土對Cr(Ⅵ)吸附去除率略有降低，經(jīng)過6次吸附?解吸循環(huán)后，Cr(Ⅵ)吸附去除率仍保持在92%以上，殘余離子濃度升高但趨于平穩(wěn)。磁性膨潤土的解吸率先呈現(xiàn)略微降低，后略微升高，在58%左右趨于平穩(wěn)；解吸下Cr(Ⅵ)的離子濃度趨于71.31 mg/g左右。吸附量逐漸較小可能是由于未解吸的Cr(Ⅵ)離子占據(jù)了吸附點(diǎn)位，使后續(xù)吸附量相應(yīng)略有減少，或者解吸再生過程中磁性膨潤土結(jié)構(gòu)被改變所致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，6次吸附?解吸循環(huán)后，磁性膨潤土對Cr(Ⅵ)的過程都保持較穩(wěn)定的吸附率和解吸率，說明磁性膨潤土有較好的循環(huán)使用性能，具有一定的再生使用性能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值；但需要進(jìn)一步研究提高磁性膨潤土的解吸率，以此保證再吸附后較低的殘余Cr(Ⅵ)離子濃度。

2.2 解吸動力學(xué)與等溫模型

2.2.1 解吸動力學(xué)

解吸被吸附物質(zhì)的速度快慢，是解吸方法及材料解吸再生性能的重要指標(biāo)，其可以采用解吸動力學(xué)方程來描述。通常采用準(zhǔn)一級動力學(xué)方程、準(zhǔn)二級動力學(xué)方程、Elovich方程、雙常數(shù)方程等描述土壤和黏粒中吸附與解吸反應(yīng)動力學(xué)，根據(jù)這幾種方程得到的擬合常數(shù)、和可用來說明解吸能力[18]，研究借鑒相關(guān)動力學(xué)模型對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合[19?20]，計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，粗略探討解吸機(jī)理。

Elovich方程：

雙常數(shù)方程：

準(zhǔn)一級動力學(xué)方程：

準(zhǔn)二級動力學(xué)方程：

式中：e1q2定義見1.2；1為準(zhǔn)一級動力學(xué)常數(shù)，min?1；2為準(zhǔn)二級動力學(xué)常數(shù)，g/(mg·min)；、為擬合常數(shù)。

采用以上4種動力學(xué)方程對2.1中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合(如表1)。從表1中擬合結(jié)果可知準(zhǔn)二級動力學(xué)模型的相關(guān)系數(shù)2最大，因此準(zhǔn)二學(xué)模型能更適合模擬Cr(Ⅵ)在磁性膨潤土上的解吸過程，也說明磁性膨潤土與Cr(Ⅵ)吸附主要是化學(xué)吸附，解吸控速步驟是共價(jià)鍵的斷裂。

表1 擬合解吸動力學(xué)方程

2.2.2 解吸等溫線

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著被吸收液初始Cr(Ⅵ)濃度的增加，即Cr(Ⅵ)吸附量的增加，Cr(Ⅵ)的解吸量呈直線上升趨勢。為進(jìn)一步明確解吸機(jī)理，研究Cr(Ⅵ)在磁性膨潤土對的解吸過程，描述解吸時Cr(Ⅵ)離子濃度與Cr(Ⅵ)吸附量間的平衡關(guān)系。研究借鑒經(jīng)典Langmuir和Freundlich[9]吸附等溫方程對解吸過程進(jìn)行擬合，探索Cr(Ⅵ)離子解吸平衡濃度與吸附量的變化關(guān)系。

Langmuir模型表達(dá)式：

Freundlich模型表達(dá)式：

式中：為最大吸附量，mg/g；L為Langmuir吸附常數(shù)，L/mg；F和為Freundlich吸附常數(shù)，分別反應(yīng)吸附能力和吸附強(qiáng)度。

研究解吸等溫線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源以下實(shí)驗(yàn)：35 ℃、pH=8.8條件下、解吸液NaCl濃度為0.5 mol/L及用量為50 mL/g解吸吸附了不同濃度的Cr(Ⅵ)磁性膨潤土。采用兩種吸附等溫方程對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到曲線(見表2)，擬合結(jié)果表明Langmuir吸附等溫模型更適合描述Cr(Ⅵ)在磁性膨潤土上的解吸過程。根據(jù)方程計(jì)算得到解吸時最大殘余吸附量為2.882 mg/g。前文研究發(fā)現(xiàn)，磁性膨潤土對Cr(Ⅵ)飽和吸附達(dá)到7.018 mg/g，采用擬合方程計(jì)算，在此條件下，解吸再生Cr(Ⅵ)飽和吸附的磁性膨潤土，殘余吸附量為2.045 mg/L，解吸率為70.86%，接近實(shí)驗(yàn)測得值。

表2 擬合解吸等溫方程

2.3 表征結(jié)果分析

解吸的目的是為了回收吸附劑、實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用，因此吸附材料本體經(jīng)過再生后結(jié)構(gòu)完整性是重要的考察指標(biāo)。研究采用FT-IR、XRD、BET及SEM對解吸前后磁性膨潤土進(jìn)行比對分析。

2.3.1 紅外光譜分析

采用紅外光譜(FI-IR)分析膨潤土層間的特征吸收峰，以研究分析再生過程是否改變磁性膨潤土的特征官能團(tuán)，見圖8。

由圖8(b)和(c)中的圖譜可見，解吸前后主要特征峰的峰位、峰強(qiáng)沒有發(fā)生明顯變化，也沒有新的波峰出現(xiàn)或峰位遷移，這說明解吸效果較好；磁性膨潤土與鈉基膨潤土峰形基本一致。說明磁性膨潤土復(fù)合材料在多次吸附?解吸下仍能保持較高的穩(wěn)定性，膨潤土的基本骨架沒有明顯改變。570 cm?1處Fe—O振動吸收峰[21]沒有消除，說明磁性Fe3O4粒子沒有被破壞，是其磁性的重要保證。

2.3.2 XRD表征分析

采用XRD衍射對比分析再生的磁性膨潤土和未使用的磁性膨潤土中主要成分的晶體形式變化，樣品的X射線衍射圖見圖9。

由圖9可看出，兩種樣品的特征衍射峰基本一致，石英(SiO2)特征衍射峰2=54.79°沒有發(fā)生明顯改變；氧化鋁(Al2O3)特征衍射峰2為19.9°和62.24°略微減弱；尖晶石結(jié)構(gòu)磁鐵礦(Fe3O4)特征衍射峰2為30.2°、35.6°、43.3°、57.2°和62.90°略微減弱。說明多次吸附解吸后仍保持完整的晶體形狀和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其結(jié)果與FI-IR分析的結(jié)果一致。

2.3.3 BET分析

對于固體吸附劑，界面是吸附發(fā)生的主要場所，表面積大小是影響其吸附性能的重要因素之一，因此其比表面積等參數(shù)是其重要考察對象。采用比表面積與孔徑分析儀對磁性膨潤土的比表面積、微孔面積及孔體積等參數(shù)進(jìn)行分析，得到N2吸附?脫附等溫線及孔徑分布曲線見圖10，數(shù)據(jù)參數(shù)見表3。

圖8 樣品的FT-IR光譜圖

圖9 未使用磁性膨潤土和再生的磁性膨潤土的XRD譜

圖10 磁性膨潤土的BET圖

表3 樣品的比表面積與孔徑分析結(jié)果

圖11 磁性膨潤土的SEM像

從圖10可以看出，兩種膨潤土的 N2吸附?脫附等溫線都屬于IUPAC分類中典型的Ⅱ型吸附等溫線及H3型遲滯回線，說明材料為片狀顆粒材料的介孔材料。圖10(a)與和(b)中曲線差別較小，同等壓力時解吸后吸附量略微增大，孔徑分布曲線變得平滑。從表3可以看出，解吸后磁性膨潤土的比表面積和微孔面積增大，平均孔徑和平均中孔孔徑都減小，孔體積基本沒有發(fā)生改變，微孔體積略微增大，可能是經(jīng)過吸附的酸性、解吸的堿性環(huán)境后，孔道中附著的部分雜質(zhì)粒子被洗脫，片狀結(jié)構(gòu)變得稀疏。總體上，磁性膨潤土的比表面積基本沒有發(fā)生改變，說明磁性膨潤土經(jīng)過解吸再生后相對新樣品結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯改變。

2.3.4 SEM分析

采用SEM對使用前及解吸再生的磁性膨潤土進(jìn)行掃描拍照，觀察磁性膨潤土復(fù)合材料表面形態(tài)變化情況，SEM像如圖11。

由圖11可看出，磁性膨潤土解吸再生后，典型膨潤土的片層結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變，F(xiàn)e3O4顆粒較為均勻地分布在膨潤土表面，沒有出現(xiàn)明顯脫落，并且結(jié)構(gòu)比較疏松，圖11(c)顯示，解吸后孔隙略微增多，符合2.2.3中BET測試比表面積增大的結(jié)果。SEM 表征結(jié)果說明，磁性膨潤土多次吸附解吸后仍保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，為其重復(fù)利用，保持優(yōu)良的吸附性能提供有力保障。

3 結(jié)論

1) 磁性膨潤土具有良好的解吸再生、循環(huán)使用性能，在pH=8.8、35 ℃，采用50 mL/g、0.50 mol/L NaCl，首次解吸率達(dá)到64.85%，經(jīng)過6次循環(huán)后，吸附去除率仍保持在92%以上，解吸率保持在58%左右；解吸過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程與Langmuir等溫模型；經(jīng)過六次吸附—解吸循環(huán)后，磁性膨潤土仍保持穩(wěn)定物理化學(xué)結(jié)構(gòu)，比表面積略微增大。

2) 采用NaCl溶液解吸再生吸附Cr(Ⅵ)后的磁性膨潤土雖取得良好效果，但如何減少解吸液用量以減少脫附液的后處理費(fèi)用仍需要進(jìn)一步研究；磁性膨潤土對Cr(Ⅵ)離子吸附作用包括離子交換、化學(xué)吸附以及物理吸附，應(yīng)該在此基礎(chǔ)上對解吸機(jī)理進(jìn)一步研究，為解吸再生提供理論基礎(chǔ)。

[1] 曹曉強(qiáng), 張 燕, 邱 俊, 呂憲俊, 王立和, 陳亞男, 王燕華. 膨潤土對溶液中鎳離子的吸附特性及機(jī)理[J]. 硅酸鹽學(xué)報(bào), 2014, 42(11): 1448?1454.CAO Xiao-qiang, ZHANG Yan, QIU Jun, Lü Xian-jun, WANG Li-he, CHEN Ya-nan, WANG Yan-hua. Adsorption and mechanism of nickel ions from aqueous solution by bentonite[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2014, 42(11): 1448?1454.

[2] 徐媛媛, 辛?xí)詵|, 鄭顯鵬, 于海琴, 閆良國, 杜 斌. 改性膨潤土吸附重金屬離子的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 工業(yè)水處理, 2009, 29(5): 1?4.XU Yuan-yuan, XIN Xiao-dong, ZHENG Xian-peng, YU Hai-qin, YAN Liang-guo, DU Bin. Study on the adsorption of heavy metals with modified bentonite and its applied progress[J]. Industrial Water Treatment, 2009, 29(5): 1?4.

[3] ZENG L, WANG S, PENG X, GENG J Q, CHEN C Y, LI M. Al-Fe PILC preparation, characterization and its potential adsorption capacity for aflatoxin B1[J]. Applied Clay Science, 2013, s83/84: 231?237.

[4] 邢 奕, 劉 敏, 洪 晨, 張瑩瑩, 王 康, 趙曉明, 田星強(qiáng). 石墨烯改性有機(jī)膨潤土吸附性能及其動力學(xué)[J]. 工程科學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 38(3): 438?445.XING Yi, LIU Min, HONG Chen, ZHANG Ying-ying, WANG Kang, ZHAO Xiao-ming, TIAN Xing-qiang. Adsorption performance and kinetics of organobentonite modified with graphene[J]. Chinese Journal of Engineering, 2016, 38(3): 438?445.

[5] 程文強(qiáng). Al-Ti柱撐膨潤土的制備及對砷的吸附性能研究[D]. 成都: 成都理工大學(xué), 2014.CHENG Wen-qiang. The preparation of Al-Ti pillared bentonite and its adsorption properties of arsenic[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2014.

[6] 鄒成龍, 梁吉艷, 姜 偉, 沈欣軍, 孟 靜. 膨潤土吸附處理污染物的再生研究進(jìn)展[J]. 硅酸鹽通報(bào), 2017, 36(9): 3020?3023.ZOU Cheng-long, LIANG Ji-yan, JIANG Wei, SHEN Xin-jun, MENG Jing. Research progress on regeneration of bentonite adsorbing pollutions[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society, 2017, 36(9): 3020?3023.

[7] LIAN L L, CAO X L, WU Y Q, SUN D Z, LOU D W. A green synthesis of magnetic bentonite material and its application for removal of microcystin-LR in water[J]. Applied Surface Science, 2014, 289(8): 245?251.

[8] KAUFHOLD S, DOHRMAN R, UFER K, MEYER F M. Comparison of methods for the quantification of montmorillonite in bentonites[J]. Applied Clay Science, 2002, 22(3): 145?151.

[9] CHEN Y G, HE Y, YE W M, SUI W H, XIAO M M. Effect of shaking time, ionic strength, temperature and pH value on desorption of Cr(Ⅲ) adsorbed onto GMZ bentonite[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2013, 23(11): 3482?3489.

[10] LI S C, WANG X L, HUANG Z Y, DU L, ZHANG D, TAN Z Y, FU Y B, WANG X L. Sorption-desorption hysteresis of uranium(Ⅵ) on/from GMZ bentonite[J]. Journal of Radio- analytical & Nuclear Chemistry, 2016, 310(2): 1?8.

[11] 曹曉強(qiáng), 陳亞男, 張 燕, 邱 俊, 李 琳, 呂憲俊, 趙曉菲. 蒙脫石表面電荷特性研究及模擬[J]. 功能材料, 2016, 47(4): 4152?4156.CAO Xiao-qiang, CHEN Ya-nan, ZHANG Yan, QIU Jun, LI Lin, Lü Xian-jun, ZHAO Xiao-fei. Study and modeling surface charge characteristics of montmorillonite[J]. Journal of Functional Materials, 2016, 47(4): 4152?4156.

[12] WECKHUYSEN B M, WACHS I E, SCHOONHEYDT R A. Surface chemistry and spectroscopy of chromium in inorganic oxides [J]. Chemical Reviews, 1996, 96(8): 3327?3349.

[13] 揭詩琪, 喬麗媛, 李明明, 柳若霖, 馮雨晴, 朱建裕, 覃文慶. 改性生物質(zhì)材料對Cr(Ⅵ) 的吸附性能[J]. 中國有色金屬學(xué)報(bào), 2015, 25(5): 1362?1369.JIE Shi-qi, QIAO Li-yuan, LI Ming-ming, LIU Ruo-lin, FENG Yu-qing, ZHU Jian-yu, QIN Wen-qing. Adsorption properties of Cr(Ⅵ) by modified biomass materials[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2015, 25(5): 1362?1369.

[14] 周仲魁, 徐少輝. 鋁柱撐改性膨潤土處理電鍍廢水中Cr(Ⅵ)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 工業(yè)水處理, 2012, 32(12): 55?57.ZHOU Zhong-kui, XU Shao-hui. Experimental study on the treatment of Cr6+in electroplating wastewater by aluminum pillared modified bentonite[J]. Industrial Water Treatment, 2012, 32(12): 55?57.

[15] 李虎杰. 膨潤土對重金屬離子的吸附作用[J]. 中國礦業(yè), 2005, 14(2): 44?46.LI Hu-jie. Adsorption of heavy metal ions with bentonite[J]. Chinese mining industry, 2005, 14(2): 44?46.

[16] JIN X Y, JIANG M Q, DU J H, CHEN Z L. Removal of Cr(Ⅵ) from aqueous solution by surfactant-modified kaolinite[J]. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2014, 20(5): 3025?3032.

[17] 關(guān)文斌, 趙彬俠, 邱 爽, 劉 楠, 牛 露, 陳 蓉, 孫 燁. Cr(Ⅵ)在改性蒙脫土上吸附行為的研究[J]. 西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2016, 46(3): 375?380.GUAN Wen-bin, ZHAO Bin-xia, QIU Shuang, LIU Nan, NIU Lu, CHEN Rong, SUN Ye. The adsorption behavior of Cr(Ⅵ) on modified montmorillonite[J]. Journal of Northwest University (Natural Science Edition), 2016, 46(3): 375?380.

[18] 吳萍萍, 曾希柏, 白玲玉. 不同類型土壤中As(Ⅴ)解吸行為的研究[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 31(5): 1004?1010.WU Ping-ping, ZENG Xi-bai, BAI Lin-yu. The arsenate adsorption behavior of seven Chinese soils[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2011, 31(5): 1004?1010.

[19] BEREZ A, AYARI F, ABIDI N, TRABELSI-AYADI N, SCHAFER M. Adsorption-desorption processes of azo dye on natural bentonite: Batch experiments and modelling[J]. Clay Minerals, 2014, 49(5): 747?763.

[20] 劉 霞, 鄧紅俠, 張 萌, 王建濤, 楊亞提. 不同解吸劑對污染塿土銅鉛的解吸動力學(xué)研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 39(12): 159?165.LIU Xia, DENG Hong-xia, ZHANG Meng, WANG Jian-tao, YANG Ya-ti. Kinetics of copper and lead desorption from Lou soil as affected by different desorption agents[J]. Journal of Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry (Natural Science Edition), 2011, 39(12): 159?165.

[21] WANG D, WANG G H, LI W B, CHEN K, LU L L, HU Q. Adsorption and heterogeneous degradation of rhodamine B on the surface of magnetic bentonite material[J]. Applied Surface Science, 2015, 349: 988?996.

Desorption regeneration performance of magnetic bentonite after Cr(Ⅵ) adsorption

ZOU Cheng-long, LIANG Ji-yan, JIANG Wei

(School of Science, Shenyang University of Technology, Shenyang, 110870, China)

Bentonite has good performance on adsorption of heavy metals and other pollutions. However, it become hazardous solid waste after saturation adsorption and its treatment is a difficult problem. The useful experiences and strong reference for its high effective utilization will be provided. It will take great scientific and economic value to study the regeneration recycling. Desorption regeneration of magnetic bentonite with NaCl desorption solution was studied after Cr(Ⅵ) was adsorbed onto it. The effects of desorption, such as pH and temperature, were explored. The physical or chemical feature of regenerated magnetic bentonite and the original were comparatively analyzed by XRD, FTIR, BET and SEM. The research results show that magnetic bentonite still remains stable structure after repeating six adsorption- desorption cycles. The desorption process better conforms to the second-order kinetic equation and the Langmuir model.

magnetic bentonite; Cr(Ⅵ) ions; desorption regeneration

Project(CEPF2014-123-1-6) supported by Seventh Geping Green Action?Liaoning Environment Research “123 Project” of China Environment Protection Foundation; Project(LGD2016001) supported by Liaoning Provincial Education Department, China

2018-02-08;

2018-07-08

LIANG Ji-yan; Tel: +86-24-25497158; E-mail: lianjiyan2017@126.com

第七屆格平綠色行動?遼寧環(huán)境科研“123工程”(CEPF2014-123-1-6)；遼寧省教育廳項(xiàng)目(LGD2016001)

2018-02-08；

2018-07-08

梁吉艷，教授，博士；電話：024-25497158；E-mail: lianjiyan2017@126.com

10.19476/j.ysxb.1004.0609.2018.10.21

1004-0609(2018)-10-2127-09

X703.1

A

(編輯 李艷紅)