吸附法降解苯胺废水研究——以新生态二氧化锰吸附为例

王玉文

（扬州美境环保科技有限责任公司 江苏扬州 225000）

环境中的苯胺类物质大多数是由制药行业和印染行业的企业生产活动产生的。另外含硝基苯的酸性废水，在还原性物质存在时也会产生苯胺，因此选矿废水也会产生部分苯胺类污染物。苯胺的毒性非常高，少量的苯胺就会引发中毒。当下，我国90%的水体受到不同程度的污染。而国外开发的水处理技术相对投资高，所以一种高效降解而且低能耗的处理方法亟待研究开发。

1 苯胺的危害

苯胺毒性较大，容易通过皮肤进入人体，不同的剂量可能引起急性或慢性中毒。慢性中毒表现为湿疹、神经衰弱等；急性中毒有：头痛、呕吐精神恍惚等。严重的会导致抽搐、甚至休克。另外，可能引起器官类的疾病，例如结膜炎，肝炎、化学性膀胱炎等[1]。

2 吸附法

处理苯胺废水的方法有很多，包括催化氧化法、超临界水氧化法、吸附降解法等。其中吸附降解是最方便经济的处理方法，而且吸附法处理苯胺废水时降解率比较高、操作条件要求低。本文主要通过实验的方法来研究吸附法中的新生态二氧化锰吸附降解苯胺废水。

3 新生态二氧化锰

新生态二氧化锰是高锰酸钾在中性条件的瞬间还原产物。新生态MnO2由等当量的KMnO4与MnSO4按下列反应生成：

3MnSO4+2KMnO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4（3-1）

它具有制备方法简单、使用方便、不存在二次污染等特点，因此是一种非常具有应用前景的水处理剂。新生态二氧化锰具有丰富的表面羟基,比表面积大,对污水降解效果好，且制备方法简单,不造成二次污染[2]。

4 降解实验

4.1 实验原理

实验原理为偶氮还原法：在pH为1.5～2的酸性溶液中苯胺类物质与亚硝酸盐重氮化生成络合物，再与N-（1-萘基）乙二胺盐酸盐偶合，生成的紫色物质，在λ=545nm处用分光光度计测定，检测浓度范围为0.03～1.6mg/L[3]。

4.2 实验仪器

表1 主要仪器一览表

4.3 实验药品

表2 实验药品一览表

4.4 降解率计算

根据朗伯—比尔定律A=ξbc；其中ξ、b都相同时A与c成正比，可知浓度之比就等于吸光度A之比。降解率计算公式：

式中：P——降解率，%；

A0——初始浓度时的吸光度；

A空——空白样的吸光度；

4.5 实验结果

4.5.1 pH对降解率的影响

由图可见，随着PH的增大降解率也随之增大，当pH为5时降解率为最大，pH继续增大时降解率减小。这是由于pH较低时二氧化锰和苯胺主要发生氧化还原反应，pH＜5的范围内几乎所有苯胺均被氧化，超过这个反应时主要是吸附作用，故降解率下降。

4.5.2 投加量对降解率的影响

实验数据表明随着投加量的增加本案的降解率也在增加，当投加量为26.7g/l时降解率达到最大96.52%，投加量继续增大时降解率反而减小。原因在于二氧化锰量小于26.7g/l时，新生态二氧化锰颗粒间的凝聚程度较弱，在此浓度范围内，随着新生态二氧化锰投量增加，新生态二氧化锰的比表面积增大，有机物的去除率升高。随着新生态二氧化锰投量增加，新生态二氧化锰颗粒间发生凝聚，比表面积减少，因此有机物的去除率不随其浓度增加继续增大。这一结果进一步说明新生态二氧化锰的吸附能力强于凝聚后的二氧化锰。

4.5.3 水分对降解率的影响

经实际的试验及计算的出4g的湿新生态二氧化锰相当于1.25g干二氧化锰。

取2个烧杯400ml，加入等量150m l的标准苯胺溶液，调节pH至5.0加入1.25g干二氧化锰、4g湿新生态二氧化锰，磁力搅拌1.5h，减压过滤，调pH至1.5—2.0，分别加入 1滴5%的亚硝酸钠溶液，摇匀，放置3min，加入显色剂1ml，摇匀放置 30min，于545nm波长处，用10mm比色皿，以水作为参比测量吸光度。平行试验3次。

结果如下：

图1 pH对降解率的影响

图2 投加量对降解率的影响

表3 水分含量不同时的降解率

结果分析：

干二氧化锰是在压力为101MPa，温度为124度下经过24小时的恒温烘干得到的，结果表明湿新生态二氧化锰比干二氧化锰对苯胺废水的降解效果好。

5 结语

降解苯胺废水的最佳条件是：在pH=5，新制的新生态二氧化锰投加量为26.7g/l降解苯胺废水效果最好、降解率最高。

[1]张立珠.新生态二氧化锰对水中有机污染物的强化去除作用.哈尔滨工业大学.2008.06.

[2]张庆敏,赵容朋.新生态MnO2的制备方法及表征研究.资源节约与环保.2013.07.

[3]奚旦立,孙裕生,刘秀英.环境监测（第三版）,2004,118-123.