改性膨潤土處理含銅廢水的研究

虞潔

摘? ? ? 要：利用改性膨潤土作為吸附劑對含銅廢水進行吸附處理，研究了改性膨潤土的加量、溶液的pH、吸附時間、吸附溫度以及銅離子濃度的起始值對吸附的影響，同時對實際含銅廢水進行了吸附處理。結果表明：在pH為6，膨潤土用量為1.4 g，溫度為40 ℃的條件下，對40 mg/L的Cu2+廢水吸附35 min，Cu2+的去除率可達98.77%，對實際廢水Cu2+的去除率可達90%以上。

關? 鍵? 詞：膨潤土;含銅廢水;吸附

中圖分類號：X703? ? ? ? 文獻標識碼：? ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2019）10-2343-04

Abstract： Modified bentonite was used as adsorbent to adsorb copper-containing wastewater. The effect of modified bentonite dosage， solution pH value， adsorption time， adsorption temperature and initial value of copper ion concentration on the adsorption was studied. And the actual copper-containing wastewater was treated by the method. The results showed that the removal efficiency of Cu2+ was the highest and reached 98.77% when the dosage of bentonite was 1.4 g， solution pH value was 6， reaction temperature was 40 ℃， reaction time was 35 min and the concentration of Cu2+ in the wastewater was 40 mg/L. At the same time， the removal rate of Cu2+ in actual wastewater was more than 90%.

Key words： Bentonite; Copper-containing wastewater; Adsorption

近些年隨著冶金、電子行業(yè)的快速發(fā)展，也相應的產生了大量的含銅廢水，這些含銅廢水若未經合理的處理而排放在周圍環(huán)境中，不僅會污染周邊的水體、土壤環(huán)境，也會間接地影響人體健康[1-3]。金屬銅單質毒性相對較低，但銅鹽由于特殊的理化性質，在水體中含量超過0.01 mg/L 時，會明顯抑制水體的自凈功能，含量超過3 mg/L 時將有異味產生，當含量超過15 mg/L時將無法直接飲用[3]。當人體發(fā)生銅中毒時，會對人體的消化系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)以及神經系統(tǒng)有一定的傷害。因此，對于含銅離子的重金屬廢水需要及時處理，但是就目前的處理水平而言，處理成本過高，效果并不明顯，同時，有些廠家會私自排放廢水，其對環(huán)境的威脅并未消除[4，5]。

目前對于含銅廢水的處理方式系統(tǒng)的可以分為化學法、物化法和生物法，化學法主要是沉淀法、電絮凝等;物化法主要包含離子置換、吸附法等[6-9]?；瘜W法與物化法主要是處理高濃度的含銅廢水，而生物法主要是用于低濃度的含銅廢水[10]。吸附法處理廢水主要是利用吸附劑的物理化學吸附性能去除廢水中的一些難降解物質，經吸附處理后水質達標且較為穩(wěn)定[11]，且該法不僅操作簡單，同時成本較低，在水處理中具有不可替代的作用。膨潤土因其具有較大的比表面積、耐熱性能、良好的吸附性能和陽離子交換性，而被廣泛作為吸附劑用于處理廢水[12-14]。

本文主要利用改性的膨潤土作為吸附劑，對含銅廢水進行吸附處理，研究了改性膨潤土對含銅廢水的吸附處理的最佳實驗條件。

1? 實驗部分

1.1? 實驗藥品及儀器

實驗藥品：工業(yè)級膨潤土，硫酸（分析純），氫氧化鈉（分析純），五水硫酸銅（分析純）。

實驗儀器：恒溫磁力攪拌器，分光光度計。

1.2? 實驗方法

取500 mL的模擬含銅廢水于燒杯中，向其中加入一定質量的改性膨潤土，然后在一定條件下進行攪拌吸附，反應完成后按照GB/T 7474-87中的二乙基二硫代氨基甲酸鈉分光光度法測定銅離子的質量濃度，并計算銅離子的去除率（W）。

W = （P0-P1）/ P0×100%

式中：P0—吸附前銅離子的濃度，mg/L;

P1—吸附后銅離子的濃度，mg/L。

2? 結果與討論

2.1? 溶液的pH值對Cu2+去除效果的影響

取一組100 mL銅離子濃度為60 mg/L的模擬廢水，在反應溫度為40 ℃的條件下，加入0.8 g的改性膨潤土反應30 min，測定吸附后的銅離子濃度，研究溶液的pH值對銅離子去除效果的影響，結果如圖1所示。

由圖1可知，改性膨潤土對銅離子的去除率隨著pH值的增大而逐漸增大。當溶液的pH值由3變?yōu)?時，銅離子的去除率由40.65%增大為89.48%，繼續(xù)增大溶液的pH值至9時，銅離子的去除率增大至97.78%。這是因為在pH值較低時，溶液中的H+濃度較高，會與Cu2+產生競爭吸附，影響了吸附效果。當溶液不添加改性膨潤土時，在pH值較低時，銅離子濃度沒有變化，當pH值增大至7時，銅離子去除率急劇增大，這可能是在堿性條件下，銅離子與溶液中OH-反應生成金屬氫氧化物沉淀發(fā)生了沉淀反應[15，16]，使得溶液中的銅離子劇減。在不考慮沉淀機理的條件下，本實驗的pH值選擇為6。

[2]GOLDER A K， DHANEESH V S， SAMANTA A N， et al. Electrotreatment of industrial copper plating rinse effluent using mild steel and aluminum electrodes[ J] . Journal of Chemical Technology & Biotechnology， 2009， 84（12） ： 1803-1810.

[3]王紹楠， 袁東， 付大友， 等. 兩種含銅電鍍廢水化學處理方法的比較研究[J]. 當代化工， 2011， 40（9）：902-904.

[4]郭仁東， 吳昊， 張曉穎. 高濃度含銅廢水處理方法的研究[J]. 當代化工， 2004， 33（5）：280-281.

[5]黃長干， 邱業(yè)先. 江西德興銅礦銅污染狀況調查及植物修復研究[J]. 土壤通報， 2004， 36（4）：629-632.

[6]尹麗， 郭琳， 查紅平， 等. 化學沉淀法處理線路板廠絡合銅廢水實驗研究[ J] . 環(huán)境科學與技術， 2011， 34（9） ：149-151.

[7]陳雅瓊， 于春波. 高分子型重金屬去除劑處理含銅廢水[J]. 水處理技術， 2016（3）：99-102.

[8]稅永紅， 高曉鳳. 離子交換法處理含銅廢水的研究進展[J]. 成都紡織高等?？茖W校學報， 2016， 33（4）：220-225.

[9]朱建陽， 靳強. 納濾技術處理含銅廢水的研究[J]. 水處理技術， 2017（9）：81-83.

[10]曹強， 徐樂中， 黃天寅，等. 生物法深度處理印刷線路板含銅廢水的試驗研究[J]. 水處理技術， 2013， 39（10）：112-117.

[11]楊菊香， 劉振， 彭媛. 改性蒙脫土處理含油廢水的研究[J]. 化工新型材料， 2015（4）.

[12]黃彬， 陳泉水， 羅太安， 等. 用改性膨潤土吸附處理含鈾（Ⅵ）廢水試驗研究[J]. 濕法冶金， 2018（2）.

[13]郭淵， 王曉煥， 謝海燕. 不同產地膨潤土對汞（Ⅱ）離子吸附性能的研究[J]. 非金屬礦， 2018（1）：87-89.

[14]高宇超， 潘軍標， 王趁義，等. 膨潤土基殼聚糖吸附劑處理污水中Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）[J]. 非金屬礦， 2018（1）.

[15]馬勇， 王恩德， 邵紅. 膨潤土負載殼聚糖對Cu²⁺的吸附作用[J]. 安全與環(huán)境學報， 2005， 5（1）：41-43.

[16]段麗麗，欒永超.改性蒙脫土處理含銅廢水的研究[J].電鍍與環(huán)保，2018，38（04）：64-66.

[17]周佳瑋，羅太安，朱業(yè)安，陳泉水.載鐵改性膨潤土處理含Cr（Ⅵ）廢水試驗研究[J].濕法冶金，2016，35（04）：353-356.