热处理凹凸棒石对Ni（Ⅱ）的吸附性能

；LL秒热处理凹凸棒石对NI的吸附性能李静萍。郑李纯，唐利钟，赵彬洁，王永奇，辛丁业，武晓灿兰州交通大学化学与生物工程学院，甘肃兰州730070摘要凹凸棒石吸附性能优良，在重金属离子废水处理方面具有得天独厚的优势。研究了热处理凹凸棒石对NIII的吸附性能，分析了不同焙烧温度和时间的吸附剂、吸附剂用量、溶液的PH值、吸附时间等因素对吸附作用的影响。结果表明经过50RAIN、40以上焙烧的热处理凹凸棒石对水溶液中NI具有良好的吸附性能；在室IN25CIC条件下，吸附平衡时间约为90RAIN；溶液PH值约为8时，NIII可被热处理凹凸棒石定量吸附，吸附率接近100；吸附动力学参数符合二级反应动力学模型。关键词】废水处理；NII1；凹凸棒石；吸附；动力学；活化能中图分类号TQ028。15文献标识码B文章编号100115602011090066一O30前言凹凸棒石又称坡缕石，是含水富镁硅酸盐黏土矿物，具有特殊的结构、形态及物化性能，其分子式为MH2OSI0，。OH，呈针状结晶，具有特殊的三维空间结构和较大的比表面积，其胶体性质和吸附性能独特。凹凸棒石价格低廉，吸附效率高、效果好、再生简单，在重金属离子废水处理领域具有得天独厚的优势。吸附法是一种重要的重金属污染治理方法，操作简单、高效低耗，应用广泛。热处理凹凸棒石可以去除矿物表面吸附水、层间水及空隙中的一些杂质，使矿物孔径扩大、比表面积增大、吸附能力和阳离子交换能力增强，常用作废水吸附材料。本工作采用热处理凹凸棒石处理含镍废水，原料来源广、制作工艺简单、价格低廉、净化效果好、不产生二次污染，为水处理方面的应用提供了新的途径。1试验11NIII标准曲线的绘制用六水合硫酸镍配制镍标准溶液，将0，100，200，300，400，500ML镍U标准溶液20MGL置于25ML比色管中，依次加入50柠檬酸铵溶液20ML，005MOLL碘溶液碘化钾溶液中溶解10ML，收稿日期2011一O318基金项目甘肃省科技计划项目1010RJZA073；甘肃省建设科技攻关项目JK201031资助通信作者李静萍1963一，教授，硕士生导师，主要从事环境科学研究电EMAILTUZILL】26COM加水至20ML，摇匀；加05丁二酮肟溶液20ML，摇匀；加5EDTA溶液20ML，加水至刻度，摇匀；静置5MIN后，用1CM比色皿于520NM波长处，测定吸光度。以NIII浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。化学试剂均为分析纯，溶液用超纯水配制。12残液中NI1I的测置1MLNII1溶液于25ML比色管中，用721型紫外分光光度计测定吸光度，然后在标准曲线上找出相应的浓度。13吸附方法移取50MLNI1I标准溶液100MGL于具塞锥形瓶中，用HC1或氨水调节溶液的PH值至8，然后加入0218G凹凸棒石取自甘肃靖远，200目，400A【焙烧50RAIN；在SHAB恒温振荡器上振荡一定时间后，取残液测定吸光度和NI浓度，计算吸附率和吸附量Q叩1001叩一XL，U0929L式中G吸附量，MGGC。NII溶液初始浓度，MGLC吸附平衡时溶液中剩余NIII浓度，MEGLM吸附剂用量，G溶液的体积，L2结果讨论21吸附材料焙烧条件经过不同时间、不同温度焙烧的凹凸棒石18GL越斟偶T秘髓移T对水溶液中NI的吸附结果见表1，表2。表1不同温度焙烧的凹凸棒石对NI1I的吸附效牢焙烧时问50MAN表2不同时间焙烧的凹凸棒石对NIII的吸附效率焙烧温度400OC结果表明，经过50MIN、400以上焙烧的凹凸棒石对水溶液中NIII的吸附效果较好，故选用50MIN、400焙烧的凹凸棒石。22溶液PH值对NIII吸附的影响溶液PH值对NIU在凹凸棒石上的吸附性能影响较大见图1当PH80时，NI1I的吸附量基本保持不变。1008F60P402O1溶液PH值对凹凸棒石吸附NI1I的影响NJ在水溶液中的存在形态与溶液PH值密切相关，存在形态不同，凹凸棒石对其吸附能力也不同。NIU在水溶液中以M，NIOH和NIOH23种形态存在当PH80时，NI“的水解加剧，有利于凹凸棒石对溶液中NIII表面配位吸附。试验中出现了绿色沉淀，聚集在凹凸棒石的表面，导致NI1I的吸附率基本不变；过高的PH值会使吸附液呈乳浊状态，不利于后续的固液分离操作。因此，PH80较适宜。23凹凸棒石用量对吸附效果的影响取初始浓度为100MGLNIII溶液50ML，凹凸棒石用量为02，04，06，08，10，12，14，16，18G时的吸附率见图2。由图2可知，随凹凸棒石用量的增加，NI的吸附率也随着增加，当凹凸棒石用量高于12G时，吸附率增加缓慢。图2凹凸棒石用量对凹，棒吸附NIII的影响24吸附动力学模型及活化能241吸附动力学曲线在0，25OC和45，初始浓度为100MGLNI标准溶液50ML，05G凹凸棒石条件下，NI1I吸附量随温度变化的吸附动力学曲线见图3。由图3可知，NI吸附量QT随着时间的增长而增加，之后，Q的增加不大，9OMIN后基本达到吸附平衡，吸附速率明显减慢。当其他条件恒定时，NI的吸附量随着温度升高而增大。图3不同温度下吸附时问对吸附NI1I的影响常用于描述吸附动力学方程的数学模型1LAGERGREN准一级动力学方程LGQ1_GIL一3二JUJ2HO准二级动力学方程上去4Q。K2QQZ式中T化学反应时间，MIN。吸附速率常数，MIN，LL囊J2吸附速率常数，GMGRAINQ在时间T的吸附量，MGGQL，G广平衡吸附量，MGG分别以G1一Q对T，TQ对T作图，对所有数据进行回归分析。由表3可以看出，在3种温度下，动力学参数与准二级反应动力学模型较为吻合相关系数R可达0980，说明凹凸棒石对NI的吸附过程用准二级反应动力学模型描述更合适。表3不同温度下的动力学参数，9I2FGNGQ2ARTR，RAINMGGRAIN1LGGOO04326507980000429707382500393560806000104J071045O0739270805000379390980242吸附反应的活化能AHENIUS公式常用于对反应活化能的求解，其表达式JA。EXP5线性表达式FLNKLNA一6式中反应速率常数指前因子E反应活化能，KJMOLR理想气体常数，JTOOLK卜绝对温度，K根据不同温度下NI吸附动力学试验数据，以LNK对1O00T作图可得到一条直线，根据直线的斜率即可求得凹凸棒石吸附NIII的活化能E770KJTOOL。3结论1经过50RAIN、400OC以上焙烧的热处理凹凸棒石，对水溶液中NIII具有良好的吸附性能，当溶液PH一80时吸附率接近100，吸附90RAIN后基本达到吸附平衡；随凹凸棒石用量的增加，NI的吸附率增加，在凹凸棒石的加入量高于12G后，吸附率不再有明显的变化。2吸附过程符合准二级反应动力学模型，常温下其反应速率常数后00010GMGMIN，吸附反应的活化能E770KJTOOL。参考艾献1彭荣华，李晓湘钠基累托石对水溶液中镍II离子的吸附性能J材料保护，2009，4221501512丁萍，黄可龙，李桂银壳聚糖衍生物对ZNII的吸附动力学及机理研究J化学通报，2006，6975035073张蕾，刘娜，康平利，等纳米TIO对去除水溶液中硒离子的吸附性能研究J化学通报，2009，721110131018编校严灿上接第5O页9ZHOUWQ，SHAHDY，HARTEH，ETA1STRUCTUREANDFORMATIONMECHANISMOFPHOSPHATECORFVERSJOFLCOATINGORLDIECA,STAZ91DMAGNESIUMALLOYJCORROSIONSCIENCE，2008，5023293371OHINTONBRW，AMOTTDR，RYANNETHEINHIBITIONOFALUMINUMCORROSIONBYCERIUMCATIONSJMETALSFORUM，1984，7421121711CHENGW，SHENGL，ZHUFJ，ETA1CERIUMEONVERSIONCOATINGSFORAZ91DMAGNESIUMALLOYINETHANOLSOLUTIONANDITSCORROIORTRESISTAFLCEJCORROSIONSCIENCE，2009，51122916292312周婉秋，单大勇，韩恩厚，等镁合金无铬化学转化膜的耐蚀性研究J材料保护，2002，352121413巴志新，戴玉明，王章忠镁合金的锰酸盐表面处理工艺J特种铸造及有色合金，2008，281079880014吴丹，杨湘杰，金华兰，等以锡酸钠为主盐的AZ91D镁合金化学转化处理工艺J腐蚀与防护，2008，292626515ZHAOM，WUSS，LUOJR，ET81ACHROMIUMFREECONVERSIONCOATINGOFMAGNESIUMALLOYBYAPHOSPHATEPERMANGANATE80LUTIONJSURFACEANDCOATINGSTECHNOLOGY，2006，20018195407541216PANFH，YANGX，ZHANGDFCHEMICALNATUREOFPHYTIEACIDCONVERSIONCOATINGONAZ61MAGNESIUMALLOYJAPPLIEDSURFACESCIENCE，2009，2552O8363837117蒋永锋，周海涛，曾苏民镁合金表面草酸盐化学转化膜的性能研究J电镀与涂饰,2009，2811262818吴双成单宁酸在表面处理中的应用J表面技术，2000，292363719CHENXM，LIGY，IAANJS，ETA1ANORGANICCHROMIUMFREECONVERSIONCOATINGONAZ91DMAGNESIUMALLOYJAPPLIEDSURFACESCIENCE，2008，25552322232820CHERTXM，LIGY，LIARLJS，ETA