氢氧化镁吸附性能研究

2012-10-17王路明谢立平

无机盐工业 2012年12期

王路明，谢立平

（盐城工学院，江苏盐城 224051）

氢氧化镁以其比表面积大，吸附能力强，来源广泛，价格低廉，浆状产品具有非沉降性、非凝聚性和较好的流动性等特点而成为越来越被看好的吸附剂材料［1-2］。笔者拟对富含各类重金属离子的工业污水［3-4］、印染废水［5］以及海水中的微量硼［6］采用氢氧化镁为吸附剂进行吸附试验，探讨和研究氢氧化镁的吸附性能，拓展氢氧化镁的应用领域。富含各类重金属离子的工业废水和印染废水对人类健康危害极大，低硼海水（卤水）是制备优质高密度耐火原料——镁砂的潜在资源。

1 实验部分

1.1 实验原料及仪器

原料：氢氧化镁乳液（海水提取合成，0.5 mol/L）；模拟工业废水［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］；印染废水（取自某印染厂废水池，色度200倍，COD为360mg/L，pH=8～9）；海水（含 B2O3质量分数 1.29×10-5）。

仪器设备：78-1型磁力加热搅拌器；800型离心沉淀器；FA1604型电子分析天平；PHS-3C型精密pH计；WFX-120C型原子吸收分光光度计；ICP-2000型电感耦合等离子体（ICP）发射光谱仪；WD800B型微波消解COD快速测定仪。

1.2 氢氧化镁对含重金属离子废水的吸附试验

在模拟废水中，在pH=2条件下，加入不同量氢氧化镁，搅拌一定时间，静置并过滤分离。将滤液稀释100倍，用ICP测定吸附后废水中各种重金属离子的含量，考察氢氧化镁对重金属离子吸附效果。

1.3 氢氧化镁对印染废水的吸附试验

取印染废水50 mL，加入不同体积的浓度为0.5 mol/L的Mg（OH）2乳液，搅拌使其充分反应。沉淀完全后取上清液，采用微波消解COD快速测定仪测其COD，色度采用小样离心后再用稀释倍数法测定，使用精密pH计测定pH，考察氢氧化镁对印染废水的吸附性能以及吸附后废水pH。

1.4 氢氧化镁对海水中硼的吸附试验

向一定量海水中注入不同量Mg（OH）2吸附剂，充分搅拌，过滤，采用甲亚胺-H酸分光光度法测定滤液中B2O3含量，考察氢氧化镁对硼的吸附效果。

2 结果与讨论

2.1 氢氧化镁对废水中各种重金属离子的吸附效果

氢氧化镁对含重金属离子废水的吸附效果（未处理废水pH=2）见表1。由表1看出，氢氧化镁对各种重金属离子有着良好的吸附效果。氢氧化镁对含重金属离子废水的吸附效果受氢氧化镁用量、pH、搅拌时间等因素的影响。在碱性条件下，不加氢氧化镁时，溶液中的金属离子与OH-生成X（OH）2沉淀；在弱碱性条件下，主要表现为氢氧化镁的物理吸附。在pH=8～9和一定搅拌时间条件下，吸附效果随氢氧化镁用量的增加而提高，最高达98%。

氢氧化镁对重金属离子的吸附机理：氢氧化镁乳胶颗粒极细，表面积极大，活性点很多，吸附能力极强，因此对各类重金属离子有较强的吸附能力。

表1 氢氧化镁用量对模拟废水中各种重金属离子去除率的影响

2.2 氢氧化镁对印染废水的吸附效果［7］

氢氧化镁用量对印染废水的的脱色效果、COD去除率以及pH的影响见表2。由表2可见，废水的脱色率与COD去除率随着Mg（OH）2用量的增加而提高，当Mg（OH）2用量达到 50 mL时废水脱色率和COD去除率分别达到97.5%和80%，处理后废水的各项指标均符合国家污水排放标准（色度＜40倍；pH=6～9；CODCr＜100 mg/L）。因此氢氧化镁是一种高效绿色的印染废水处理剂。

表2 氢氧化镁对印染废水的脱色效果及COD去除率

印染厂废水传统采取石灰和亚铁来处理，经过初步处理水样的色度为40倍，微黄，而氢氧化镁的脱色效果明显好于石灰和亚铁，色度仅为5倍，远低于GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准30倍的规定。氢氧化镁具有优良的脱色效果，其脱色原理是利用Mg（OH）2强烈吸附带负电荷的阴离子染料而使染料废水脱色。

2.3 氢氧化镁对海水中硼的吸附效果［6］

氢氧化镁对海水中硼的吸附效果见表3。由表3可知，当氢氧化镁用量（指1 L海水中所用MgO质量）由0增加到5 g/L时，海水中B2O3的质量分数可由12.9×10-6降至3.3×10-6，氢氧化镁对硼的吸附率达到74%，再增加氢氧化镁用量吸附效果不明显。

表3 氢氧化镁对海水中硼的吸附效果

由于析出的氢氧化镁为胶体沉淀，根据不同的反应条件，其胶核将是由不同数量的氢氧化镁分子所构成的微小晶体，当溶液中存在过剩Mg2+情况下，胶核将吸附Mg2+而带正电荷，是因为Mg2+与胶核本身离子相同而易进入胶核的结构点阵。由于胶核带正电，所以它将吸附溶液中负离子与之平衡，形成具有一定厚度的负离子层与胶核构成双电层。在海水中，由于硼外层电子的特性而与水中具有孤对电子的 OH-加合生成 B（OH）4-。因为 B（OH）4-带负电，在静电作用下其很容易被带正电荷的Mg（OH）2胶粒吸附，这就是Mg（OH）2胶体能吸附海水中硼的原因。