氯化钠联合加热改性沸石处理亚甲基蓝废水的实验研究

耿振香，李江丽，李晋平，张　平，韩秉宇，王彦榕

(太原工业学院 环境与安全工程系，山西 太原　030008)

亚甲基蓝是在棉纺业、丝绸业和木材业经常用到的一种染料，是一种阳离子染料，如果不慎吸入，会造成呼吸急促困难，如果误食通过消化道时会产生灼烧感，可能会导致恶心，呕吐，大量出汗，精神错乱和高铁血红蛋白症等。亚甲基蓝的废水色度高，不易被降解，逐渐成为水处理中最难处理的废水之一。斜发沸石是含水的钠、钾、钙的铝硅酸盐矿物，它的内部有很多开放性的不均匀通道和孔洞，且有很大的比表面积，具有良好吸附性[1]。经改性后清除沸石孔穴和通道中的水分子、碳酸盐和有机物以及其他杂质[2]，使沸石内表面积增大，进而提高了沸石的吸附能力，广泛应用在各种类型的污水处理中[3]。

1　实验部分

1.1　实验材料、试剂及仪器

1.1.1实验材料与试剂

天然斜发沸石(研磨成粉体，粒度为20目即1 mm)；氯化钠(分析纯)；亚甲基蓝(分析纯)；去离子水；氢氧化钠(0.1 mol/L)。

1.1.2实验仪器

HY-5型回旋式振荡器，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；

UV-1100型可见分光光度计，上海美析仪器有限公司；

DZKW-5电子恒温水浴锅，北京中兴伟业仪器有限公司；

FA224电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；

BSX-2.5-12TP箱式电阻炉，上海一恒科学仪器有限公司；

DHG-9070型电热恒温鼓风干燥箱，上海佳胜实验设备有限公司。

1.2　实验方法

称取一定质量的天然沸石投加到配制好的氯化钠溶液中，在振荡器上振荡一定时间，过滤后用去离子水洗涤沸石，烘干，在一定温度的箱式电阻炉中焙烧，进行加热改性，取出沸石自然晾干，之后再进行吸附亚甲基蓝废水实验，用分光光度法在668 nm测定废水中亚甲基蓝的去除率。

2　实验结果与讨论

2.1　斜发沸石的改性条件实验结果与分析

2.1.1氯化钠浓度对沸石吸附率的影响

改变氯化钠溶液的浓度，按照实验方法，测定废水中亚甲基蓝的去除率，结果见图1。

图1　氯化钠浓度对沸石吸附率的影响

由图1可以看出，随着氯化钠溶液浓度的增大，改性沸石对亚甲基蓝的吸附率逐渐增大，即去除率逐渐增大，当氯化钠溶液质量浓度在12.0%时，亚甲基蓝的去除率最高达到80.71%。

2.1.2氯化钠溶液浸泡时间对沸石吸附率的影响

按照实验方法，用12.0%的氯化钠溶液浸泡沸石不同的时间后，测定废水中亚甲基蓝的去除率，结果见图2。

图2　浸泡时间对沸石吸附率的影响

由图2可以看出，氯化钠溶液浸泡沸石的时间越长，改性沸石对亚甲基蓝的吸附率越高，继续延长浸泡时间吸附率反而下降。当浸泡时间为1.5 h时，改性沸石对亚甲基蓝的吸附率达到最高达到73.67%。

2.1.3焙烧温度对沸石吸附率的影响

按照实验方法，改变热改性中焙烧温度，测定废水中亚甲基蓝的去除率，结果见图3。

图3　焙烧温度对沸石吸附率的影响

由图3可以看出，将经氯化钠浸泡后的改性沸石放入箱式电阻炉中焙烧，焙烧相同时间，温度越高，对废水中亚甲基蓝的吸附率越高，当温度上升到一定值后继续升温吸附率反而下降。因此从图中可得，当焙烧温度为400℃时，改性沸石对亚甲基蓝的吸附率最高达到71.25%。

2.1.4焙烧时间对沸石吸附率的影响

按照实验方法，改变热改性中焙烧时间，测定废水中亚甲基蓝的去除率，结果见图4。

图4　焙烧时间对沸石吸附率的影响

由图4可知，经氯化钠浸泡后的沸石放入箱式电阻炉中进行焙烧，当焙烧温度确定为400℃时，焙烧时间也会影响其对亚甲基蓝的吸附率，焙烧时间越长，吸附率越高，当焙烧时间为2h时，吸附率最高达到86.89%。

2.2　改性沸石吸附处理亚甲基蓝废水实验的结果与分析

采用四因素三水平正交实验方法选择改性沸石去除亚甲基蓝废水的处理条件，结果见表1。

表1 正交实验结果与分析

由表1可知，改性沸石吸附亚甲基蓝废水时，亚甲基蓝溶液的pH值对吸附效果影响最大，其次是吸附时间、吸附温度，而改性沸石投加量影响最小。当改性沸石投加量为0.15 g/mL、pH值为7、吸附温度为60℃、吸附时间为40min时，为最佳吸附条件，去除率为95.07%。

3　结论

通过对改性沸石吸附亚甲基蓝实验进行系统性地研究，得知用氯化钠联合加热改性沸石吸附亚甲基蓝时，吸附率可高达95.07%。对天然沸石进行改性，可进一步改造天然沸石的孔道，增大其比表面积，提高其吸附容量和吸附速率，从而达到高效去除废水中亚甲基蓝的目的。

[1]孙同喜，郑萌璐，蒋轶锋，等.NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究[J].环境污染与防治，2010,32(10)：46-50.

[2]张多.改性沸石制备及处理中高浓度氮磷废水研究[D].北京：北京林业大学，2013．

[3]朱友利，施永生，张艳奇.沸石工艺在工业废水处理中的应用[J].净水技术，2010,29(6)：13-16.