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硅藻土處理含鋅廢水的效能研究

文檔作者：王志強(qiáng) 文檔來(lái)源：太原工業(yè)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月31日
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2017年第4期(總第139期)
鈺源與予釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2017年4月
硅藻土處理含鋅廢水的效能研究
王志強(qiáng)
(太原工業(yè)學(xué)院，山西太原030008)
摘要：將天然硅藻土加以改性處理后來(lái)處理含鋅電鍍廢水。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，測(cè)定出了吸附時(shí)間、改性硅藻土投加量、
溶液pH等因素對(duì)zn“的去除效果。結(jié)果顯示，當(dāng)zn“的濃度為2 g／L、溶液的pH接近于5、溶液中硅藻_-E-與Zn“的質(zhì)量比為
30：1時(shí)，最終zn的去除率可達(dá)到98％，經(jīng)過(guò)改性硅藻土吸附處理后，溶液中zn的含量低于國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：Zn“；改性硅藻土；吸附
中圖分類號(hào)：TVl41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095—0802一(2017)04—0107—03
Research on the Efficiency of Diatomite in the Treatment of Wastewater with Zinc
WANG Zhiqiang
(Taiyuan Institute of Technology，Taiyuan 030008，Shanxi，China)
Abstract：Modified natural diatomite was used to treat electroplating wastewater with zinc．Through experimental research，the
removal efficiency of factom such as the adsorption time，dosing quantity of modified diatomite and pH on Zn“was demonstrated．
The results showed that the removal efficiency of Zn could reach 98％when the concentration of Zn“was close to 2 g／L，the pH of
solution was close to 5 and the mass ratio between diatomite and Zn2+in the solution was 30：1．Zinc content in the solution was
lower than the emission standards stipulated by the state after the adsorption treatment of modified diatomite．
Key words：Zn2+；modified diatomite；adsorption
0引言1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
隨著電鍍技術(shù)在電子業(yè)、輕工業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)
的廣泛應(yīng)用，’電鍍廠排放的電鍍廢水對(duì)環(huán)境造成了巨
大威脅。電鍍廢水里含有大量的氰化物和重金屬離子，
成分極復(fù)雜，其中的重金屬離子若未經(jīng)處理，伴隨電
鍍廢水直接排入池塘、河流、江?；虻叵?，不僅會(huì)直
接危害生態(tài)環(huán)境，而且會(huì)污染地下水源甚至飲用水，
并且它能在生物體內(nèi)富集，威脅人類的健康，因而將
重金屬離子被列為重要污染物(11。目前，電鍍廢水的處
理方法主要有化學(xué)法、電解法、物理法、吸附法、離
子交換法和膜分離技術(shù)等。其中電解法、膜分離法和電
解法等方法具有處理效率高的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是運(yùn)行管理困
難，成本較高，因而難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的廢水處理【2】。而
吸附法不僅操作簡(jiǎn)單，成本低，而且具有較高的處理
效果，近幾年來(lái)，利用礦渣、離子交換樹(shù)脂、礦物、
螯合劑等吸附處理廢水中的重金屬離子取得了可觀的
效果[31。
本文著重研究改性硅藻土對(duì)含鋅電鍍廢水中Zn2+的
吸附效果和吸附條件，為電鍍廢水的綜合治理提供一
種方法。擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題有以下兩點(diǎn)：改性處理后
制備出具有較強(qiáng)吸附性能的改性硅藻土，進(jìn)而用改性
硅藻土處理含鋅廢水的研究；探討改性硅藻土對(duì)含鋅
廢水中Zn“的吸附效果和吸附條件。
收稿日期：2016—1l一29
作者簡(jiǎn)介：王志強(qiáng)，1982年生，男，山西孝義人，2006年畢業(yè)于太
原理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，講師。
1．1實(shí)驗(yàn)儀器耗材準(zhǔn)備
實(shí)驗(yàn)儀器耗材準(zhǔn)備見(jiàn)表1。
表1 主要實(shí)驗(yàn)藥品及儀器
序號(hào)主要藥品主要儀器
l 天然硅藻土電子天平
2 溴化十六烷基三甲銨馬弗爐
3 氨水烘箱
4 鹽酸加熱爐
5 六亞甲基四胺pH酸度計(jì)
6 二甲酚橙酸式滴定管
7 乙二胺四乙酸二鈉抽濾機(jī)
1．2實(shí)驗(yàn)主要溶液的配制
a1配制二甲酚橙指示劑。取二甲酚橙0．1 g，加水
使其溶解，稀釋至50 mL，轉(zhuǎn)人試劑瓶；b)配制200
g，L六亞甲基四胺。稱取50 g，加水溶解并稀釋至250
mL；c)配制EDTA溶液。稱取7．6 gE,-胺四乙酸二鈉，
加入400 mL溫水溶解，稀釋至1 L，轉(zhuǎn)入1 ooo mL細(xì)口
瓶中，搖勻；d)配制鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確稱取ZnO基準(zhǔn)物
0．5 g，逐滴加入1+1的HCl，邊加邊攪拌至完全溶解，
轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中，稀釋至刻度并搖勻；e)用鋅標(biāo)
準(zhǔn)溶液標(biāo)定EDTA溶液。移取25 mL鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液于250
mL錐形瓶中，加人30 mL水，2滴～3滴二甲酚橙指示
劑，先加1+1氨水至溶液剛變橙色，然后滴力1200 g／L六
亞甲基四胺至溶液呈現(xiàn)穩(wěn)定的紫紅色再多加3 mL，用
EDTA滴定至溶液呈現(xiàn)亮黃色，計(jì)算EDTA的物質(zhì)的量的
·107·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2017年第4期鈺漾與芋釷2017年4月
濃度；f1配制2 g／L鋅溶液，稱取ZnO粉末2．49 g，用少
量水潤(rùn)濕，逐滴加入1+1的HCl，攪拌至全部溶解，轉(zhuǎn)
入1 000 mL容量瓶，稀釋至刻度，搖勻。
2實(shí)驗(yàn)過(guò)程
2．1制備改性硅藻土
a)用電子天平稱取一定量的天然硅藻土，擊碎后
用研缽研磨；b)向天然硅藻土中加入過(guò)量的溴化十六
烷基三甲銨(配置成質(zhì)量濃度為10％的溶液)；c)在室
溫下用攪拌機(jī)(調(diào)整轉(zhuǎn)速為100 r／min)攪拌2 h；d)用
抽濾機(jī)抽濾，初步去除水分；e)放入馬弗爐中焙燒
(設(shè)定溫度為400 oC，時(shí)間為2 h)；f)放人研缽中研磨，
過(guò)100目篩，篩下的即為制備好的改性硅藻土；g)改性
硅藻土需要密封保存。
2．2比較改性硅藻土和天然硅藻土的吸附性能
a)稱取天然硅藻土4 g、5 g、6 g和改性硅藻土4
g、5 g、6 g，分別裝入1號(hào)～6號(hào)錐形瓶；b)分別加取
100 mL配制好的鋅溶液；e)用氨水和鹽酸調(diào)整溶液的
酸堿性，使pH接近于5；d)放入振蕩器中振蕩吸附4 h，
記錄當(dāng)時(shí)溫度；e)吸附后將溶液過(guò)濾，取濾液；f)用
EDTA溶液滴定；g)記錄、分析數(shù)據(jù)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2～表3。
表2天然硅藻土用量對(duì)Zn“去除率的影響
(吸附時(shí)間=4 h，溫度=20℃，溶液pH一5)
天然硅藻土用量Zn：+吸附前濃度耗EDTA量Zn“吸附后濃度去除率
∥L mL g，L ％
4 2 28．5 1．93 3．5
5 2 27．6 1．87 6．5
6 2 27．O 1．83 8．5
表3改性硅藻土用量對(duì)Zn2+去除率的影晌
(吸附時(shí)N=4 h，溫度=20℃，溶液pH一5)
天然硅藻土用量Zn2+吸附前濃度耗EDTA量Zn“吸附后濃度去除率
∥L mL ∥L ％
4 2 28．5 1．93 3．5
5 2 27．6 1．87 6．5
6 2 27．O 1．83 8．5
數(shù)據(jù)分析處理如圖1
120·0
蓬90．0
簍60．o
邯30．0
0．0
,-,o--天然硅藻土+改性硅藻土
5 6
硅藻土用量k
硅藻土吸附性能比較
由上述數(shù)據(jù)可以看出，在保持吸附時(shí)間、吸附溫
度、溶液pH等條件不變的情況下，改性硅藻土吸附能
力大大高于天然硅藻土，此種改性方法適用于制備改
·108·
性硅藻土。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3．1 測(cè)定改性硅藻土用量對(duì)鋅離子去除率的影響
a)稱取改性硅藻土2 g、3 g、4 g、5 g、6 g、7
g，裝入1號(hào)～6號(hào)錐形瓶；b)分別加取100 mL配制好的
鋅溶液；C)用氨水和鹽酸調(diào)整溶液的酸堿性，使pH接
近于5；d)放人振蕩器中振蕩吸附4 h，記錄當(dāng)時(shí)溫度；
e)吸附后將溶液過(guò)濾，取濾液；f)用EDTA溶液滴定；
g)記錄、分析數(shù)據(jù)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4。
表4改性硅藻土用量對(duì)Zn2+去除率的影響
(吸附時(shí)間=4 h，溫度=22℃，吸附前Zn“濃度=2∥L)
改性硅藻土用量耗EDTA量Zn“吸附后濃度去除率
溶液pH值
mL g／L ％
2 5 21．2 1．43 28．5
3 5 11．4 0．77 61．5
4 6 1．45 O．10 95
5 5 O．90 0．06 97
6 6 0．60 0．04 98
7 5 O．55 0．04 98
數(shù)據(jù)處理分析如圖2．
120·O
堡90．0
墓60．o
啤30．O
0《)
／
．／
2 3 4 5 6 7
改性硅藻土用量止
圖2改性硅藻土用量對(duì)Zn“去除率的影響
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在保持吸附過(guò)程中吸附
時(shí)間、吸附溫度、溶液pH值及溶液中初始ZnZ+濃度等條
件不變時(shí)，改變改性硅藻土投加量，在一定范圍內(nèi)，
zn2+的去除率隨著投加量的增加而增加，當(dāng)溶液中zn“
與硅藻土質(zhì)量比為1：30時(shí)，去除率可以高達(dá)98％以上，
繼續(xù)增加硅藻土投加量，去除率提高不大。
3．2測(cè)定吸附時(shí)間對(duì)鋅離子去除率的影響
a)分別稱取6份6 g改性硅藻土，裝入l號(hào)。6號(hào)錐
形瓶；b)分別加取100 mL配制好的鋅溶液；c)用氨水
和鹽酸調(diào)整溶液的酸堿性，使pH接近于5；d)放入振蕩
器中振蕩吸附，振蕩時(shí)間分別為1 g、2 g、3 g、3．5 g、
4 g、4．5 g，記錄當(dāng)時(shí)溫度；e)吸附后將溶液過(guò)濾，取
濾液；f)用EDTA溶液滴定；g)記錄、分析數(shù)據(jù)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5。
將數(shù)據(jù)處理分析如圖3。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在保持吸附過(guò)程中改性
硅藻土投加量、吸附溫度、溶液的pH及溶液中初始zn“
濃度等條件不變時(shí)，改變吸附時(shí)間，在一定范圍內(nèi)，
zn“的去除率隨著吸附時(shí)間的增加而增加，當(dāng)吸附時(shí)間
<3．5 h時(shí)，去除率隨吸附時(shí)間增加較快；當(dāng)吸附時(shí)間
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2017年第4期王志強(qiáng)：硅藻土處理含鋅廢水的效能研究2017年4月
表5吸附時(shí)間對(duì)Zn2+去除率的影響
(改性硅藻土用量6 g，溫度=20．2℃，吸附前Zn2+濃度=2 g，L，溶液pH一5)
吸附時(shí)間耗EDTA量Zn2+吸附后濃度去除率
h
溶液pH值
mL g，L ％
1 5 24．3 1．64 18
2 5 15．9 1．07 46．5
3 5 8．75 0．59 70．5
3．5 6 1．50 O．10 95
4 6 0．60 0．04 98
4．5 5 0．60 0．04 98
120-0
堡90．0
幅L
垂60 0
峭30．0
O．0
／ ／
-r，
2 3 3．5 4 4．5
吸附時(shí)間／11
圖3吸附時(shí)間對(duì)Zn“去除率的影響
>3．5 h時(shí)，增長(zhǎng)速度明顯放緩；當(dāng)吸附時(shí)間>4 h時(shí)，去
除率幾乎不隨吸附時(shí)間變化，且此時(shí)的去除率已經(jīng)達(dá)
至U98％，吸附效果良好。
3．3測(cè)定溶液的pH值對(duì)鋅離子去除率的影響
a)分別稱取6份6 g改性硅藻土，裝入1號(hào)～69錐
形瓶；b)分別加取100 mL配制好的鋅溶液；C)用氨水
和鹽酸調(diào)整溶液的酸堿性，使pH值分別為3、4、5、6、
7、8；d1放入振蕩器中振蕩吸附4 h，記錄當(dāng)時(shí)溫度；
e)吸附后將溶液過(guò)濾，取濾液；f)用EDTA溶液滴定；
g)記錄、分析數(shù)據(jù)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6。
表6溶液pH值對(duì)Zn2+去除率的影響
耗EDTA量Zn“吸附后濃度去除率
溶液pH值
mL g，L ％
3 8．60 0．58 7l
4 1．50 O．10 95
5 O．60 0．04 98
6 O．60 0．04 98
7 0．45 O．03 98．5
8 O．30 O．02 99
120．0
蓬90．0
簍60．o
瞇30．O
0．0
／
-4 5 6 7
溶液的DH值
圖4溶液pH值對(duì)Zn2+去除率的影響
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在保持吸附過(guò)程中改性
硅藻土投加量、吸附溫度、吸附時(shí)間及溶液中初始zn“
濃度等條件不變時(shí)，改變?nèi)芤旱膒H值，在一定范圍內(nèi)，
znn的去除率隨著溶液的pH值的增加而增加，當(dāng)溶液的
pH<4時(shí)，溶液呈酸性，去除率隨pH值的增加而快速增
加；當(dāng)溶液的pH>4t寸，這種增長(zhǎng)速度變慢，溶液逐漸
接近中性，當(dāng)pH=5時(shí)，去除率達(dá)至U98％，直到溶液逐
漸呈現(xiàn)堿性時(shí)，去除率接近100％，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以看
出，有白色絮狀物產(chǎn)生，因此去除率接近100％是因?yàn)?
改性硅藻土的吸附和zn2+轉(zhuǎn)化為Zn(OH)：共同造成的。
4結(jié)語(yǔ)
實(shí)驗(yàn)采用溴化十六烷基三甲銨對(duì)天然硅藻土進(jìn)行
改性處理，制備的改性硅藻土吸附能力有較大提高，
有實(shí)驗(yàn)得到的最佳吸附條件：溶液中zn2+與投加的硅藻
土質(zhì)量比為1：30，溫度在室溫，吸附時(shí)間4 h左右，溶
液的pH值接近于5時(shí)，此時(shí)可以保證對(duì)Zn“較高的去除
率，可以用于工業(yè)廢水的處理。目前，盡管中國(guó)硅藻
土儲(chǔ)量豐富，但是其中很大一部分硅藻土含有較多雜
質(zhì)，屬于劣質(zhì)硅藻土，不能用于工業(yè)使用，但隨著硅
藻土的研究越來(lái)越深入，改性技術(shù)越來(lái)越成熟，因而，
改性硅藻土去除電鍍廢水中重金屬離子的污水處理技
術(shù)是一種具有競(jìng)爭(zhēng)力和開(kāi)發(fā)潛力的污水處理技術(shù)。
參考文獻(xiàn)：
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[3]郭曉芳，劉云國(guó)，樊霆，等．改性新型Mn一硅藻土吸附電鍍廢
水中鉛鋅的研究EJ]．非金屬礦，2006(6)：42．
將數(shù)據(jù)處理分析如圖4。(責(zé)任編輯：季鑫)
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(上接89頁(yè))
度，在具體生態(tài)恢復(fù)中應(yīng)掌握礦區(qū)的實(shí)際情況，通過(guò)
場(chǎng)地整治與工程措施相結(jié)合為后期植物種植創(chuàng)造條件，
借助各類土體改良方法及科學(xué)的選擇植物種類，不斷
擴(kuò)大植物覆蓋面積，促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)。
參考文獻(xiàn)：
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(責(zé)任編輯：劉倩倩)
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