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改性膨潤土處理低濃度甲醛廢水的研究

文檔作者：李亞煥王嬌劉冰文檔來源： 1．鐵嶺市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院 2．鐵嶺市環(huán)境信息中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年02月14日
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第40卷第9期
2011年9月
化工技術(shù)與開發(fā)
Technology&amp;amp; Development of Chemical Industry
Vo1．40 No．9
Sep．201 1
改性膨潤土處理低濃度甲醛廢水的研究
李亞煥 ，王 嬌 ，劉 冰。
(1．鐵嶺市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，遼寧鐵嶺112000；2．鐵嶺市環(huán)境信息中心，遼寧鐵嶺112000；
3．鐵嶺市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院．遼寧鐵嶺l12000)
摘要：以十六烷基三甲基溴化銨為改性劑，對鈉基膨潤土進(jìn)行活化改性，考察了改性膨潤土加入量、吸
附時(shí)間、吸附溫度以及pH值等因素對改性膨潤土去除低濃度甲醛模擬廢水的影響。結(jié)果表明，有機(jī)改性膨
潤土對甲醛模擬廢水有較好的去除效果，當(dāng)改性膨潤土用量為4g·(1OOmL)～，吸附溫度為30℃，吸附時(shí)間為
30min．pH值為中性時(shí)，甲醛的去除率可達(dá)45．12％ 。
關(guān)鍵詞：改性膨潤土；甲醛模擬廢水；吸附：去除率
中圖分類號：X 703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671．9905(2011)09。0054 03
甲醛廢水主要來源于有機(jī)合成、合成纖維、
油漆、染料、制革、木材加工及制造行業(yè)排放的
廢水?。甲醛為較高毒性的物質(zhì)，在我國有毒化
學(xué)品優(yōu)先控制名單上甲醛高居第二位。甲醛已
經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)，
是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源．也是潛在的強(qiáng)致突變物
之一E2]。如果人類長期飲用被甲醛污染的水源．
會引發(fā)頭昏、貧血以及各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。為
此。研究學(xué)者對甲醛廢水的處理進(jìn)行了很多的
試驗(yàn)研究。目前處理甲醛廢水的主要方法有芬
頓法、光催化氧化法、濕式氧化處理等高級氧化
技術(shù)，以及二氧化氯法，蒸汽吹脫法．氧化吸附
法，尿素縮合法，SBR工藝等[3-43。這些方法各有
特點(diǎn)，但從處理成本上來看都不經(jīng)濟(jì)。膨潤土是
以蒙脫石為主要礦物成分的黏土，具有很大的比
表面積，良好的吸附性能和陽離子交換能力 ]，
可以作為一種新型廉價(jià)的水處理吸附劑。這使其
在廢水處理方面獲得了應(yīng)用。然而天然膨潤土直
接處理污水效果不佳。近年來，人們通過物理和
化學(xué)的方法使膨潤土與表面活性劑作用形成改
性膨潤土，使其吸附性能得到較大的改善，目
前，應(yīng)用較多的改性劑主要是季銨鹽陽離子，如
應(yīng)用最廣的十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、
環(huán)氧樹脂、聚苯胺和聚丙烯等[ 刮。本文用CTMAB
對膨潤土進(jìn)行改性．對甲醛模擬廢水進(jìn)行了吸
附實(shí)驗(yàn)，探討改性膨潤土對甲醛廢水的處理效
果
收稿日期：2011-04—25
1 實(shí)驗(yàn)部分
1．1 主要儀器和試劑
電子天平。722光柵分光光度計(jì)，HZQ—Xl00
振蕩培養(yǎng)箱。原土為鈉基膨潤土(工業(yè)級)，乙酰
丙酮，甲醛，十六烷基三甲基溴化銨均為分析純。
1．2 改性膨潤土的制備
在250mL錐形瓶中加入蒸餾水并放于恒溫
水浴中加熱到60℃后，將30g的膨潤土原土加入
其中，振蕩，使其分散，然后迅速加入150mL質(zhì)量
濃度5％的改性劑十六烷基三甲基溴化銨。在恒溫
水浴中繼續(xù)振蕩約10min后放于室溫下靜置
24h，真空抽濾后用蒸餾水洗滌兩遍。再在80℃左
右下干燥，然后研磨，即得到試驗(yàn)所需的改性有
機(jī)膨潤土[引。
1．3 甲醛測定
1．3．1 測定原理
利用乙酰丙酮分光光度法：甲醛在pH=6的
乙酸一乙酸銨緩沖溶液中，與乙酰丙酮作用，在
沸水浴條件下，生成穩(wěn)定的黃色化合物，在波長
413nm處測定吸光度 ]。
1．3．2 標(biāo)準(zhǔn)曲線
用乙酰丙酮分光光度法，在413nm處，狽4量
所配制的一系列甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度A，做出
標(biāo)準(zhǔn)工作曲線如圖1所示。
1．3．3 甲醛去除率的計(jì)算方法
去除率=(吸附前甲醛濃度一吸附后甲醛濃
第9期 李亞煥等：改性膨潤土處理低濃度甲醛廢水的研究 55
甲醛濃度／ g‘mL-
圖1 甲醛濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線
度)／吸附前甲醛濃度~100％。
1．4 吸附實(shí)驗(yàn)
在250mL錐形瓶中．分別加入100mL濃度為
5．00 g·mL 的甲醛廢水(自配)，用HC1或NaOH
溶液調(diào)節(jié)廢水的pH值到所需范圍；再分別加入
準(zhǔn)確稱量的有機(jī)改性膨潤土；在給定溫度下以
140 r·min 振蕩吸附處理一定時(shí)間，靜置，取上清
液，用乙酰丙酮分光光度法測定甲醛濃度，計(jì)算
甲醛的去除率。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2．1 改性膨潤土投入量對甲醛去除率的影響
取不同質(zhì)量的有機(jī)改性過的膨潤土(2g、3g、
4g、5g、6g)，分別置于250mL錐形瓶中，各取廢水
100mL。調(diào)節(jié)廢水pH值至6，放人振蕩箱中開始
振蕩。振蕩溫度為40cIc，振蕩40min后，分別測定
其吸光度，計(jì)算得到膨潤土投加量對甲醛去除率
的影響．結(jié)果如圖2所示。
圖2 改性膨潤土的投加量對甲醛去除率的影響
從圖2中可知，隨著有機(jī)改性膨潤土投入量
的增加，對甲醛的吸附效果明顯增強(qiáng)，去除率明
顯增加，當(dāng)膨潤土投加量為4g左右時(shí)，去除率達(dá)
到最大，為42．23％ ，但當(dāng)再繼續(xù)增加投加量時(shí)，甲
醛的去除率沒有太大變化，吸附基本達(dá)到飽和，
故膨潤土較適宜的投加量為4g。
2．2 吸附時(shí)間對COD去除率和濃度去除率的影響
取有機(jī)改性膨潤土各4g加入到5個(gè)250mL
錐形瓶中．分別加入甲醛廢水100mL，調(diào)節(jié)廢水
pH值至6．振蕩溫度為40℃ ，經(jīng)過不同的時(shí)間
(10min、20min、30min、40min、50rain)吸附后，所得
結(jié)果如圖3所示。
《
褂
時(shí)間／min
圖3 吸附時(shí)間對甲醛去除率的影響
由圖3可以看出。當(dāng)吸附時(shí)間低于30min時(shí)，
去除率隨時(shí)間延長一直增大；當(dāng)吸附時(shí)間達(dá)到
30min時(shí)，甲醛去除率達(dá)到最大值，為42．17 ；繼
續(xù)延長反應(yīng)時(shí)間。吸附效果變化不大，幾乎趨近
飽和階段．表明此時(shí)的吸附已呈平衡狀態(tài)。因此
確定最佳吸附反應(yīng)時(shí)間為30min。
2．3 廢水的pH值對COD去除率和濃度去除率
的影響
分別取100mL濃度為5．001xg·mL 的甲醛模
擬廢水放人5個(gè)250mL錐形瓶中．分別加入改性
膨潤土4g，用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)廢水的pH值，
放到震蕩箱中震蕩30min．振蕩溫度為40o【=，實(shí)驗(yàn)
結(jié)果見圖4
PH
圖4 DH對甲醛去除率的影晌
56 化工技術(shù)與開發(fā) 第40卷
從圖4中可以看出，pH低時(shí)，甲醛去除率較
低，并且在pH小于6時(shí)，去除率隨pH增大而增
大；pH達(dá)到6～8時(shí)，去除率達(dá)最大，為42．17％左
右；繼續(xù)增大pH，去除率出現(xiàn)下降趨勢。所以pH
應(yīng)控制在中性左右。而甲醛廢水的pH即為中性，
所以實(shí)際處理過程中可以不必調(diào)節(jié)pH。
2．4 溫度對COD去除率和濃度去除率的影響
分別向5個(gè)250mL錐形瓶中加人甲醛模擬
廢水lOOmL，以及有機(jī)改性膨潤土4g，控制振蕩
吸附時(shí)間為30min，在不同溫度下(25℃、3O℃、
35℃、40℃、45℃)經(jīng)膨潤土吸附后，結(jié)果如圖5所
示
《
橫}
溫度／'C
圖5 吸附溫度對甲醛去除率的影響
從圖5中可以看出，溫度低于30℃時(shí)，去除
率隨溫度升高而增大，當(dāng)溫度達(dá)30~C時(shí)，甲醛去
除率達(dá)到最大，為45．12％ ；繼續(xù)升溫處理效果變
差。所以確定使用膨潤土處理甲醛廢水的溫度應(yīng)
控制在30℃左右。
4 結(jié)論
制得的CTMAB改性有機(jī)膨潤土對水中的甲
醛能產(chǎn)生良好吸附作用。在30oC，pH值為中性，
吸附時(shí)間為30min條件下，以4g·(100mL) 的加
入量來處理濃度為5．00t~g·mL 的低濃度甲醛模
擬廢水，甲醛最大去除率達(dá)45．12％。
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會．水和廢水檢測分析方法(第4版)[M]．北京：中
國環(huán)境科學(xué)出版社。2002．
Treatment of Low Concentration Formaldehyde W astewater with M odified Bentonite
LI Ya-huan ，WANG Jiao ，LIUBi
(1．Tiding Academey of Environmental Science，Tieling 1 12000，China；2．Tieling Environmental information centre，
Tiding 1 12000，China；3．Tieling Academey of Environmental Science，Tiding 1 12000，China)
Abstract：The Na．bentonite was modified with hexadecyl trimethyl ammonium bromide and the tests for treat—
ment of low concentration formaldehyde simulated wastewater were studied．The optimum conditions such as
dosage of modified bentonite，pH，agitation time，were investigated．The experimental results showed that the
removal rate of form aldehyde could be up to 45．12 ％ under the following conditions：the dosage of organic
modified bentonite was 4 g／100mL，the adsorption time was 30 min，the pH value was neutral，and the adsorp—
tion temperature was 30~C．
Key words：modified bentonite；form aldehyde simulated wastewater；adsorption；removal rate

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