在大多數(shù)情況下,改性膨潤土對染料的去除率隨著pH值降低呈現(xiàn)增大趨勢,隨pH值增大而下降。因為酸性條件下改性膨潤土表面帶有局部正電荷,有利于吸附陰離子染料;而在堿性條件下一方面改性土表面所帶的局部正電荷減少,另一方面溶液中的OH-中和改性土表面所帶的部分正電荷,使其表面部分帶負(fù)電荷,靜電斥力不利于吸附陰離子染料,從而導(dǎo)致改性土脫色率下降。于瑞蓮[24]認(rèn)為pH值較低時,H+會把膨潤土中的Ca2+、Mg2+等置換出來,使膨潤土孔道被疏通、空洞增多、孔容積增大,并削弱了層間的鍵力,層間距增大,比表面積增大,吸附性能增強(qiáng)。當(dāng)pH值增大時,OH-反而會使膨潤土形成懸浮物,阻礙對染料的吸附。
3.1.2 吸附量隨pH升高而增大
潘志斌等[16,20]認(rèn)為脫色率隨廢水pH值增大而升高,當(dāng)pH大于某一值時,脫色率達(dá)到最大。說明改性膨潤土活性在偏弱堿性環(huán)境下被激活,其離子交換與吸附性能增加。但在強(qiáng)堿性條件下,H+被中和,活性減少,吸附與交換性能減弱。
3.1.3 吸附量受pH影響小
李冬冬等[12]觀察到在較寬的pH范圍內(nèi),有機(jī)膨潤土對染料吸附不受pH的影響。因為膨潤土特殊的結(jié)構(gòu)具有化學(xué)穩(wěn)定性,保證了其晶格在有限的酸堿度范圍內(nèi)不易被破壞。
3.1.4 其他情況
單洪磊等[6]觀察到在中性條件下,吸附量較低。但是楊瑩琴等發(fā)現(xiàn)[8,25]在大約中性范圍內(nèi),吸附量較高。
3.2 溫度
3.2.1 隨溫度升高,吸附量增大
單洪磊等[6]發(fā)現(xiàn)在所測溫度范圍內(nèi),各種有機(jī)膨潤土對染料的去除率隨溫度的升高而升高。表明吸附為吸熱過程,升高溫度有利于吸附的進(jìn)行。溫度升高有利于陽離子克服空間位阻和離子間的靜電斥力進(jìn)行有機(jī)負(fù)載。繼續(xù)升高溫度,膨潤土顆粒對陽離子聚合物的負(fù)載容量達(dá)到飽和,因此對染料的吸附能力也達(dá)到平衡,去除率不再有所上升。
3.2.2 隨溫度升高,吸附量降低
李冬冬等[12,14,16]認(rèn)為有機(jī)膨潤土吸附染料的反應(yīng)為放熱反應(yīng),所以低溫有利于得到較大的吸附量。吸附量隨溫度升高而降低,熱運動使脫附下來的表面活性劑膠團(tuán)中可供容納增容物的空間增大,提高了增容物在膠團(tuán)中的溶解度,致使已經(jīng)吸附、絮凝的有機(jī)物重新分散,溶液濁度增大。
3.3 吸附時間
在吸附初始階段,隨著吸附時間的增加,改性膨潤土對染料的去除率逐漸增大,一段時間后,吸附基本達(dá)到平衡。再延長時間對染料去除率影響較小,甚至去除率有所下降,這是由于時間過長,部分有機(jī)物脫離了膨潤土表面,攜帶部分染料進(jìn)入溶液。也可能是因為開始快吸附是一種表面作用,吸附速度較大,接著的慢吸附則是染料向膨潤土的孔隙內(nèi)部遷移、擴(kuò)散,這一過程的速度較小。
3.4 膨潤土投加量
在其他條件不變的情況下,研究表明,膨潤土投加量增加,有利于膨潤土對染料的吸附。在吸附初始階段,隨著投加量的增加,改性膨潤土對染料的去除率迅速增大,當(dāng)投加量達(dá)最大值時,去除率達(dá)到最高,之后由于多余吸附劑懸浮在液體中,對吸光度有影響,去除率從而變低,也可能是因為產(chǎn)生了解附現(xiàn)象。并不是膨潤土懸濁液配比越高越好,膨潤土懸濁液的配比決定了膨潤土在水中的分散度,濃度過高,膨潤土的分散度不夠,不利于溶液進(jìn)行離子交換。
3.5 共存離子
李宇濤等[26]發(fā)現(xiàn)在所研究濃度范圍內(nèi),NaCl等的存在對OrangeⅡ的去除沒有影響。但是如果NaCl質(zhì)量濃度超過800mmol/L,吸附能力將有所下降。孫洪霞等[18]發(fā)現(xiàn)Cl-、SO2-4對膨潤土的吸附性能均有不同程度的影響,隨離子濃度增大,去除率逐漸降低。
4·吸附熱力學(xué)
邵紅等[19,25]發(fā)現(xiàn)有機(jī)膨潤土對染料的吸附規(guī)律更符合Langmuir方程,屬單分子層吸附。文獻(xiàn)[1,13,14]結(jié)果顯示,有機(jī)膨潤土的吸附等溫曲線更符合Freundlich模型。他們認(rèn)為有機(jī)膨潤土對染料的吸附除了有機(jī)化疏水所造成的分配作用外,還存在有機(jī)膨潤土與染料的表面吸附作用,可知有機(jī)膨潤土上染料的吸附屬于多層覆蓋吸附。李冬冬等[12,21]分別用Langmuir和Freundlich等溫公式對有機(jī)膨潤土對染料的吸附等溫曲線進(jìn)行回歸處理,結(jié)果都呈良好的線性關(guān)系。
5·吸附動力學(xué)
毛樹紅等[27]發(fā)現(xiàn)有機(jī)膨潤土吸附染料的動力學(xué)均遵循Bangham速率方程和Langmuir速率方程所描述的規(guī)律。岳欽艷等[25]發(fā)現(xiàn)有機(jī)膨潤土對染料的吸附動力學(xué)符合準(zhǔn)二級吸附速率方程。準(zhǔn)二級模型包含了吸附的所有過程,如外部液膜擴(kuò)散、表面吸附和顆粒內(nèi)擴(kuò)散等,更真實全面地反映了膨潤土對染料的脫色機(jī)制。
6·結(jié)論
使用膨潤土吸附法處理染料廢水具有以下優(yōu)點:(1)儲量豐富,價格低廉;(2)制備方法簡單;(3)吸附效果好;(4)具有良好的穩(wěn)定性;(5)天然、無毒、無味、對環(huán)境無害;(6)在吸附水中染料的同時可去除重金屬離子。因此,膨潤土將在染料廢水處理中具有良好的應(yīng)用前景。用膨潤土處理染料廢水,雖然已經(jīng)有很多文獻(xiàn),但是人們對它的深入了解還很少。作者認(rèn)為,在以后的研究工作中,應(yīng)加強(qiáng)以下幾方面的工作:(1)兩種或者兩種以上的染料混合物在膨潤土上的吸附過程及機(jī)理;(2)染料在固-液界面上的微觀作用過程;(3)染料與重金屬離子之間的相互影響研究;(4)染料在固-液界面上吸附的理論和模型。
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