在大多數情況下,改性膨潤土對染料的去除率隨著pH值降低呈現增大趨勢,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,使其表面部分帶負電荷,靜電斥力不利于吸附陰離子染料,從而導致改性土脫色率下降。于瑞蓮[24]認為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。當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]認為脫色率隨廢水pH值增大而升高,當pH大于某一值時,脫色率達到最大。說明改性膨潤土活性在偏弱堿性環境下被激活,其離子交換與吸附性能增加。但在強堿性條件下,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,有機膨潤土對染料吸附不受pH的影響。因為膨潤土特殊的結構具有化學穩定性,保證了其晶格在有限的酸堿度范圍內不易被破壞。
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。但是楊瑩琴等發現[8,25]在大約中性范圍內,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]發現在所測溫度范圍內,各種有機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行有機負載。繼續升高溫度,膨潤土顆粒對陽離子聚合物的負載容量達到飽和,因此對染料的吸附能力也達到平衡,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]認為有機膨潤土吸附染料的反應為放熱反應,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中可供容納增容物的空間增大,提高了增容物在膠團中的溶解度,致使已經吸附、絮凝的有機物重新分散,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,部分有機物脫離了膨潤土表面,攜帶部分染料進入溶液。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部遷移、擴散,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,當投加量達最大值時,去除率達到最高,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,也可能是因為產生了解附現象。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,不利于溶液進行離子交換。
3.5 共存離子
李宇濤等[26]發現在所研究濃度范圍內,NaCl等的存在對OrangeⅡ的去除沒有影響。但是如果NaCl質量濃度超過800mmol/L,吸附能力將有所下降。孫洪霞等[18]發現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
邵紅等[19,25]發現有機膨潤土對染料的吸附規律更符合Langmuir方程,屬單分子層吸附。文獻[1,13,14]結果顯示,有機膨潤土的吸附等溫曲線更符合Freundlich模型。他們認為有機膨潤土對染料的吸附除了有機化疏水所造成的分配作用外,還存在有機膨潤土與染料的表面吸附作用,可知有機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等溫公式對有機膨潤土對染料的吸附等溫曲線進行回歸處理,結果都呈良好的線性關系。
5·吸附動力學
毛樹紅等[27]發現有機膨潤土吸附染料的動力學均遵循Bangham速率方程和Langmuir速率方程所描述的規律。岳欽艷等[25]發現有機膨潤土對染料的吸附動力學符合準二級吸附速率方程。準二級模型包含了吸附的所有過程,如外部液膜擴散、表面吸附和顆粒內擴散等,更真實全面地反映了膨潤土對染料的脫色機制。
6·結論
使用膨潤土吸附法處理染料廢水具有以下優點:(1)儲量豐富,價格低廉;(2)制備方法簡單;(3)吸附效果好;(4)具有良好的穩定性;(5)天然、無毒、無味、對環境無害;(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用前景。用膨潤土處理染料廢水,雖然已經有很多文獻,但是人們對它的深入了解還很少。作者認為,在以后的研究工作中,應加強以下幾方面的工作:(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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