改性膨润土处理含铜废水的研究

2019-12-02虞洁

当代化工 2019年10期

虞洁

摘要：利用改性膨润土作为吸附剂对含铜废水进行吸附处理，研究了改性膨润土的加量、溶液的pH、吸附时间、吸附温度以及铜离子浓度的起始值对吸附的影响，同时对实际含铜废水进行了吸附处理。结果表明：在pH为6，膨润土用量为1.4 g，温度为40 ℃的条件下，对40 mg/L的Cu2+废水吸附35 min，Cu2+的去除率可达98.77%，对实际废水Cu2+的去除率可达90%以上。

关键词：膨润土;含铜废水;吸附

中图分类号：X703 文献标识码：文章编号： 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

近些年隨着冶金、电子行业的快速发展，也相应的产生了大量的含铜废水，这些含铜废水若未经合理的处理而排放在周围环境中，不仅会污染周边的水体、土壤环境，也会间接地影响人体健康[1-3]。金属铜单质毒性相对较低，但铜盐由于特殊的理化性质，在水体中含量超过0.01 mg/L 时，会明显抑制水体的自净功能，含量超过3 mg/L 时将有异味产生，当含量超过15 mg/L时将无法直接饮用[3]。当人体发生铜中毒时，会对人体的消化系统、心血管系统、内分泌系统以及神经系统有一定的伤害。因此，对于含铜离子的重金属废水需要及时处理，但是就目前的处理水平而言，处理成本过高，效果并不明显，同时，有些厂家会私自排放废水，其对环境的威胁并未消除[4，5]。

目前对于含铜废水的处理方式系统的可以分为化学法、物化法和生物法，化学法主要是沉淀法、电絮凝等;物化法主要包含离子置换、吸附法等[6-9]。化学法与物化法主要是处理高浓度的含铜废水，而生物法主要是用于低浓度的含铜废水[10]。吸附法处理废水主要是利用吸附剂的物理化学吸附性能去除废水中的一些难降解物质，经吸附处理后水质达标且较为稳定[11]，且该法不仅操作简单，同时成本较低，在水处理中具有不可替代的作用。膨润土因其具有较大的比表面积、耐热性能、良好的吸附性能和阳离子交换性，而被广泛作为吸附剂用于处理废水[12-14]。

本文主要利用改性的膨润土作为吸附剂，对含铜废水进行吸附处理，研究了改性膨润土对含铜废水的吸附处理的最佳实验条件。

1 实验部分

1.1 实验药品及仪器

实验药品：工业级膨润土，硫酸（分析纯），氢氧化钠（分析纯），五水硫酸铜（分析纯）。

实验仪器：恒温磁力搅拌器，分光光度计。

1.2 实验方法

取500 mL的模拟含铜废水于烧杯中，向其中加入一定质量的改性膨润土，然后在一定条件下进行搅拌吸附，反应完成后按照GB/T 7474-87中的二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法测定铜离子的质量浓度，并计算铜离子的去除率（W）。

W = （P0-P1）/ P0×100%

式中：P0—吸附前铜离子的浓度，mg/L;

P1—吸附后铜离子的浓度，mg/L。

2 结果与讨论

2.1 溶液的pH值对Cu2+去除效果的影响

取一组100 mL铜离子浓度为60 mg/L的模拟废水，在反应温度为40 ℃的条件下，加入0.8 g的改性膨润土反应30 min，测定吸附后的铜离子浓度，研究溶液的pH值对铜离子去除效果的影响，结果如图1所示。

由图1可知，改性膨润土对铜离子的去除率随着pH值的增大而逐渐增大。当溶液的pH值由3变为6时，铜离子的去除率由40.65%增大为89.48%，继续增大溶液的pH值至9时，铜离子的去除率增大至97.78%。这是因为在pH值较低时，溶液中的H+浓度较高，会与Cu2+产生竞争吸附，影响了吸附效果。当溶液不添加改性膨润土时，在pH值较低时，铜离子浓度没有变化，当pH值增大至7时，铜离子去除率急剧增大，这可能是在碱性条件下，铜离子与溶液中OH-反应生成金属氢氧化物沉淀发生了沉淀反应[15，16]，使得溶液中的铜离子剧减。在不考虑沉淀机理的条件下，本实验的pH值选择为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]王绍楠，袁东，付大友，等. 两种含铜电镀废水化学处理方法的比较研究[J]. 当代化工， 2011， 40（9）：902-904.

[4]郭仁东，吴昊，张晓颖. 高浓度含铜废水处理方法的研究[J]. 当代化工， 2004， 33（5）：280-281.

[5]黄长干，邱业先. 江西德兴铜矿铜污染状况调查及植物修复研究[J]. 土壤通报， 2004， 36（4）：629-632.

[6]尹丽，郭琳，查红平，等. 化学沉淀法处理线路板厂络合铜废水实验研究[ J] . 环境科学与技术， 2011， 34（9）：149-151.

[7]陈雅琼，于春波. 高分子型重金属去除剂处理含铜废水[J]. 水处理技术， 2016（3）：99-102.

[8]税永红，高晓凤. 离子交换法处理含铜废水的研究进展[J]. 成都纺织高等专科学校学报， 2016， 33（4）：220-225.

[9]朱建阳，靳强. 纳滤技术处理含铜废水的研究[J]. 水处理技术， 2017（9）：81-83.

[10]曹强，徐乐中，黄天寅，等. 生物法深度处理印刷线路板含铜废水的试验研究[J]. 水处理技术， 2013， 39（10）：112-117.

[11]杨菊香，刘振，彭媛. 改性蒙脱土处理含油废水的研究[J]. 化工新型材料， 2015（4）.

[12]黄彬，陈泉水，罗太安，等. 用改性膨润土吸附处理含铀（Ⅵ）废水试验研究[J]. 湿法冶金， 2018（2）.

[13]郭渊，王晓焕，谢海燕. 不同产地膨润土对汞（Ⅱ）离子吸附性能的研究[J]. 非金属矿， 2018（1）：87-89.

[14]高宇超，潘軍标，王趁义，等. 膨润土基壳聚糖吸附剂处理污水中Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）[J]. 非金属矿， 2018（1）.