阳离子聚丙烯酰胺复配钠基膨润土处理模拟苯酚废水

化工环保2016年第36卷第2期EN、，IRONMENTALPROTECTIONOFCHEMICALINDUSTIY179阳离子聚丙烯酰胺复配钠基膨润土处理模拟苯酚废水孙志勇，王智懿，张娇榆林学院能源工程学院，陕西榆林719000摘要将阳离子聚丙烯酰胺与钠基膨润土进行复配，制备出复合吸附剂，并将其用于模拟苯酚废水的处理。采用XRD和FTIR技术对复配前后的钠基膨润土进行了表征。表征结果显示阳离子聚丙烯酰胺附着在钠基膨润土的表面，对钠基膨润土的表面具有改性作用，使其由亲水性变为疏水性。实验结果表明在阳离子聚丙烯酰胺与钠基膨润土的复配比例为200MGG、反应时间为40MIN、复合吸附剂投加量为6GL、废水PH为11的最佳条件下，于25处理苯酚质量浓度为50MGL的模拟苯酚废水，苯酚去除率达895。关键词阳离子聚丙烯酰胺；膨润土；苯酚；吸附剂中图分类号X703文献标志码A【文章编号】1006一1878201602017904DOI103969巧ISSN1006187820160201LTREATMENTOFSIMULATEDPHENOLWASTEWATERBYCATIONICPOLYACRYLAMIDECOMPOUNDEDSODIUMBENTONITESUNZHIYONG，WANGZHIYI，ZHANGJIAOCOLLEGEOFENERGYENGINEERING，YULINUNIVERSITY，YULINSHAANXI719000，CHINAABSTRACTACOMPOSITEADSORBENTWASPREPAREDBYCOMPOUNDINGBENTONITEWITHCATIONICPOLYACRYLAMIDE，ANDWASUSEDFORTREATMENTOFSIMULATEDPHENOLWASTEWATERTHESODIUMBENTONITEBEFOREANDAFTERCOMPOUNDINGWASCHARACTERIZEDBYXRDANDFTIRTHECHARACTERIZATIONRESULTSSHOWTHATCATIONICPOLYACRYLAMIDEADHERESTOTHESURFACEOFSODIUMBENTONITE，WHICHCANMODIFYTHESODIUMBENTONITESURFACEFROMHYDROPHILICTOHYDROPHOBICTHEEXPERIMENTALRESULTSSHOWTHATUNDERTHEOPTIMUMCONDITIONSOFCOMPOUNDINGRATIOOFCATIONICPOLYACRYLAMIDETOSODIUMBENTONITE200MG，REACTIONTIME40MIN，COMPOSITEADSORBENTDOSAGE6GL，WASTEWATERPH11，REACTIONTEMPERATURE25ANDPHENOLMASSCONCENTRATION50MGLTHEPHENOLREMOVALRATEOFTHESIMULATEDWASTEWATERIS895KEYWORDSCATIONICPOLYACRYLAMIDE；BENTONITE；PHENOL；ADSORBENTZZ苯酚是化工、农药等行业生产过程中常用的甲基溴化铵7ZO、壳聚糖N3、聚二甲基二烯化工原料，是排放废水中常见的有机污染物，由于丙基氯化铵U4L、阳离子聚丙烯酰胺凹15J、乙二具有高毒性而对人体健康危害较大。目前处理酚类胺四乙酸二钠N钊、有机酸口7。18|、六亚甲基双吡废水的主要方法有化学法、吸附法、生物法、电解啶盐U9|、十八烷基二甲基甜菜碱O等。法等。本工作将阳离子聚丙烯酰胺与膨润土进行复膨润土是以蒙脱石为主要成分的天然矿物。蒙配，制备复合吸附剂，利用阳离子聚丙烯酰胺对膨脱石为21型结构晶体，使膨润土有很大的比表面润土的改性作用及絮凝作用，同时达到膨润土改性积，具有一定的吸附性能，常用于废水处理幢圳。由于天然膨润土具有悬泽I生，存在难固液分离的问收稿日期20151021；修订151期20151218。题BO，需要对其进行改性或与其他物质复配使用，作者简介孙志勇198L一，男，湖北省孝感市人，硕士，讲常用的改性或复配物有四氧化三铁怕O、十六烷基三师，电电邮SLULZLLIYONGL126TOM。万方数据化工环保180ENVIRONMENTALPROTECTIONOFC胍CALINDUSTRY2016年第36卷景鎏忽的目的并将复合吸附剂用于模拟苯废水的处理。2结果与讨；口刁叫PV儿21配比对苯酚去除率的影响1实验部分由实验观察可知，经复配后，膨润土沉降性11试剂、材料和仪器较好，有利于固液分离。在苯酚质量浓度为50MG苯酚、氢氧化钠、盐酸分析纯。阳离子聚L、反应温度为25、反应时间为60RAIN、复合吸丙烯酰胺分析纯，天津市致远化学试剂有限公附剂投加量为2GL、未调节废水PH的条件下，阳司。钠基膨润土产地为河南省郑州市，蒙脱石含离子聚丙烯酰胺与钠基膨润土的复配比例以下量大于80W。简称配比对苯酚去除率的影响见图1。由图1可模拟苯酚废水以下简称废水苯酚与去离见随配比的增大，苯酚去除率先快速提高后缓子水配制，苯酚质量浓度为50MGL，PH为65。慢降低；当配比为200MGG时，去除率最高，达752N型紫外一可见分光光度计上海精密科627。这是因为钠基膨润土和阳离子聚丙烯酰学仪器有限公司；PWL830型X射线衍射仪荷兰胺复配后，阳离子聚丙烯酰胺可产生吸附与架桥作PHILLIPS公司；TENSOR27型红外光谱仪德国布用，有利于吸附和凝聚但随配比的增大，颗粒表鲁克光谱仪器公司；PHS一25型PH计上海精密科面均被阳离子聚丙烯酰胺分子占据，吸附空位减学仪器有限公司；791A型恒温磁力搅拌器河北少，同时会使苯酚分子带正电荷，与吸附剂间斥力润连机械设备有限公司；FA2004B型电子天平秤增大，不利于苯酚的吸附。因此，选择最佳配比为上海精密科学仪器有限公司；101型电热鼓风干燥200MGG。箱北京科伟永兴仪器有限公司C型玻璃仪器气80流烘干箱上海隆拓仪器设备有限公司80一1型离70心机江苏省金坛市环宇科学仪器厂。6012复合吸附剂的制备窆錾50称取一定量的阳离子聚丙烯酰胺加人500ML啪40去离子水中，于40恒温磁力搅拌器上搅拌2030MIN；再加入10G钠基膨润土，于70。C油浴中搅拌20H；将搅拌均匀的糊状混合物倒入蒸发皿中，置200100200300400于65干燥箱中干燥2D，取出后研磨，过200目配比，MGG。筛，即得阳离子聚丙烯酰胺复配钠基膨润土复合吸图I配比对苯酚去除率的影响附剂。22反应时间对苯酚去除率的影响13废水的吸附处理在苯酚质量浓度为50MGL、反应温度为25取100ML废水，用氢氧化钠溶液和盐酸调、配比为200MGG、复合吸附剂投加量为2GL、节PH，向其中加入一定量的复合吸附剂；开始搅未调节废水PH的条件下，反应时间对苯酚去除率拌，于25下反应一段时间后取样；以4000RMIN的影响见图2。由图2可见随反应时间的延长去的转速离心3MIN，取上清液待测。除率逐渐提高，且在反应初始阶段去除率提高较14分析方法快；40RAIN后，继续延长反应时间，去除率反而略采用紫外一可见分光光度计测定上清液于270有下降。这是因为吸附剂与水中苯酚分子开始接NNL波长处的吸光度，通过标准曲线求得苯酚的质触时，吸附剂表面有很多吸附空位，吸附速率较量浓度，计算苯酚的去除率。快；随时间的延长，吸附剂表面吸附的苯酚越来采用XRDCU靶射线2015406NM，管电压越多，吸附空位减少，存在竞争吸附，使得吸附40KV，管电流80MA，扫描速率8。MIN，扫描速率减缓，直至逐渐达到吸附平衡反应时间继范围205030。和FTIR技术KBR压片法，扫描续延长，过长时间的搅拌会使已吸附的苯酚分子范围4004000CM。1对复配前后的钠基膨润土进发生脱附，反而导致去除率下降。因此，选择最行表征。佳反应时间为40MIN。万方数据第2期孙志勇等阳离子聚丙烯酰胺复配钠基膨润土处理模拟苯酚废水力，有利于吸附；但当PH过高时，体系中的0H会与苯酚阴离子产生竞争吸附，反而对苯酚的吸附不利。因此，选择最佳废水PH为11。J，EL,|I图2反应时间对苯酚去除率的影响23复合吸附剂投加量对苯酚去除率的影响在苯酚质量浓度为50MGL、反应温度为25唆水川【、配比为200MGG、反应时间为60MIN、未调节图4废水PH对苯酚去除率的影响废水PH的条件下，复合型吸附剂投加量对苯酚去25复配前后钠基膨润土的表征结果除率的影响见图3。由图3可见随复合吸附剂投加复配前后钠基膨润土的FT瓜谱图见图5。由图5量的增加，苯酚的去除率逐渐提高；当投加量为6可见复配前后钠基膨润土的FTIR谱图基本一致，GL时，去除率达83以上；继续增加投加量，去均出现了典型的膨润土吸收峰，说明膨润土的基本除率反而略有下降。这是因为投加量增加，有更骨架没有明显变化；其中，3626CM1附近的吸收峰多的吸附剂可吸附苯酚分子，吸附空位增多；当吸归属于ALOH键中羟基的伸缩振动，3445CM一附剂达到一定浓度后，继续增加投加量会使苯酚分附近较宽的吸收峰归属于层间结构水的羟基伸缩子带正电荷，与吸附剂间斥力增大，不利于苯酚的振动，1035CM一附近较宽吸收峰归属于膨润土晶吸附。因此，选择最佳复合吸附剂投加量为6GL。格中八面体SI一0一SI键的收缩振动。由图5还可见，与复配前相比，经复配改性后的钠基膨润土的FTIR谱图发生了以下主要变化1在2925CM。1和2853CM。1附近出现了两个新的吸收峰，归属于阳离子聚丙烯酰胺中亚甲基的反对称伸缩振动和对称伸缩振动；2羰基的伸缩振动峰由复配前的1637CM1处移至复配后的1653CM一处，表明阳离子聚丙烯酰胺中酰胺键的羰基出现U5J，说明改性成功。图3复合吸附剂投加量对苯酚去除率的影响24废水PIT对苯酚去除率的影响在苯酚质量浓度为50MGL、反应温度为25、配比为200MG儋、反应时间为40MIN、复合吸附剂投加量为6GL的条件下，废水PH对苯酚去除率的影响见图4。由图4可见PH对去除率的影响；皮数CILL较大，随PH的升高，去除率先逐渐提高，而后逐图5复配前后钠基膨润土的FTIRI普图渐降低当PH为11时，去除率最高，达895。这主要是因为在酸性条件下，苯酚被质子化为正电复配前后钠基膨润土的XRD谱图见图6。由图荷，与膨润土有一定的排斥作用，不利于吸附；而6可见，复配前后钠基膨润土的首峰位置分别位于在碱性条件下，苯酚则主要以阴离子C6H50一的形式710。和698。处，利用布拉格公式可求得钠基膨润存在，在水中的溶解度很高，与吸附剂产生静电引土层间距分别为12441NLN和12655NRN。复配后土万方数据化工环保182ENVIRONMENTALPROTECTIONOFCHEMICALINDUSTRY2016年第36卷层间距与复配前相比变化较小，说明阳离子聚丙烯保，2013，33169酰胺并未插入到钠基膨润土层间将其撑开，而只是5李冬冬，梁达文，唐艳葵，等表面活性剂协同膨润附着在钠基膨润土的表面。由图6还可见，除首峰土处理染料废水的研究J环境科学与技术，2009，外，复配前后其他峰的峰位基本相同，说明复配改321158161性对钠基膨润土其他部分的结构如晶胞结构等6王光华，胡琴，李文兵，等磁性膨润土的制备及类未产生影响。FENTON氧化法处理焦化废水J化工环保，2014，3465755807曹春艳，赵永华膨润土吸附处理含苯酚废水的研究J硅酸盐通报，2002，29525278于海琴，闰良国，辛晓东，等CTMAB和PDMDAAC有机改性膨润土的制备及其表征J光谱学与光谱分析，201L，315139313979邵红，张志芳CNDF6IBC蟹AM，嘭润土复合材料的制备与应用J环境科学与技术，2014，37711712310彭秀达，刘红，秦雄十六烷基三甲基溴化铵对膨JF，I。1润土负载纳米铁去除水中铬的增强作用J图6复配前后钠基膨润土的谱图硅酸盐学报，2014，424514521通过对复配前后钠基膨润土的表征可知，阳11肖利萍，徐超，吕娜壳聚糖负载膨润土处理含磷废水离子聚丙烯酰胺附着在钠基膨润土的表面，对钠基的试验研究J非金属矿，2012，3526971，75膨润土的表面具有改性作用，使其由亲水性变为疏12邵红，程慧，李佳琳负载壳聚糖膨润土的制备及水性，有利于对苯酚的吸附。同时，阳离子聚丙烯其吸附性能研究J环境工程学报，2009，39酰胺的引入还对钠基膨润土有电中和的作用，也有1597160113郑宾国，牛俊玲，刘军坛，等膨润土壳聚糖复合利于对苯酚的吸附。吸附剂处理苯酚有机废水的研究J非金属矿，3结论2008，316T555714李静，岳钦艳，李倩，等阳离子聚合物膨润土对A在阳离子聚丙烯酰胺与钠基膨润土的复配苯酚的吸附及其机理研究J山东大学学报理学比例为200MGG、反应时间为40MIN、复合吸附剂版，2008，4393135，50投加量为6GL、废水PH为11的最佳条件下，于2515孙杰