滕福康

（西北民族大学化工学院，甘肃 兰州 730124）

工业有机废水的处理一直以来是人们关注的重点。有机废水在环境中具有持久性和扩散性，其能在水环境中长期持久停留，同时也有很强的扩散能力，会由食物链扩散到生物体内从而导致严重的危害，还容易扩散到土壤环境中造成污染，还对大气环境造成严重的影响[1]。而利用传统生物技术处理废水的工艺处理难降解有机物处理效果不尽如人意，原因在于微生物容易中毒失去活性，新陈代谢减慢，难以利用。有机废水成分复杂，生物毒性强。结构复杂的芳香族化合物可通过呼吸道、皮肤等多种接触途径进入人体，产生的直接后果就是它会与人体中的蛋白质反应致其失活，对人体器官产生毒害作用。

其中，酚类有机物排放量大，如不经过处理将造成严重的水体污染，导致水资源短缺。以苯酚为例，其为结构最简单且最常见的酚类化合物，苯酚广泛的应用在工业生产中，低浓度苯酚长时间接触可抑制中枢神经且损害肝肾功能，高浓度苯酚可致头疼肺部水肿等症状[2]。

凹凸棒土是一种储存量大的水合金属盐黏土矿物，据统计，我国凹凸棒土探明储量已将近7000万吨。凹凸棒土具有独特的晶体孔结构和大比表面积，而且空间流变性和热稳定性良好，广泛应用于生产生活中[3]。凹凸棒土自身的晶体结构不会随反应的进行而发生明显的改变，当吸附反应发生时，凹凸棒土表面的金属离子可以使催化速度加快。凹凸棒土不但可以提供异相催化反应所需要的微孔和表面特征，还可以将新产生的酸碱协同催化作用。凹凸棒土储量丰富且廉价，在环保领域有广阔应用前景。

本实验将以凹凸棒土和玉米秸秆为原料制备，制备凹凸棒土复合材料，进行适当的改性，以苯酚为处理对象，探究其性能。

1 实验部分

1.1 主要试剂与仪器

凹凸棒土（常州荣奥化工新材料有限公司）、玉米秸秆（取自甘肃榆中县），浓盐酸、苯酚等均为分析纯，电阻炉、干燥箱、恒温磁力搅拌器、分光光度计等。

1.2 凹凸棒土复合材料的制备

取适量的玉米秸秆磨碎后放入电阻炉中，高温热解2h后取出，去离子水洗净后干燥备用。另称取适量的凹凸棒土试样，100℃的条件下烘干备用。将上述两种试样按照1∶1的质量比加入到盛有50mL蒸馏水的烧杯中，置于恒温磁力搅拌器上3h，干燥后研磨过筛备用。搅拌过程中滴加1mol/L的盐酸10mL，重复上述步骤即可得到改性凹凸棒土复合材料。

1.3 苯酚标准曲线的绘制与苯酚含量的测定

配制一系列苯酚标准溶液，利用分光光度计测出相应数值，然后绘制出苯酚标准曲线。取0.10g吸附剂加入到含有20mL浓度为10mg/L的苯酚溶液中，用保鲜膜封口后恒温振荡3h，取上清液测定吸光度，根据标准曲线即可计算出相应的数值。

2 结果与讨论

2.1 不同凹凸棒土组成对苯酚的去除影响

分别取单一凹凸棒土、复合凹凸棒土、改性复合凹凸棒土为吸附剂来处理苯酚溶液，比较不同凹凸棒土组成吸附性能的差异，实验结果如图1。

图1 不同凹凸棒土组成对苯酚的去除影响

结果表明，单一凹凸棒土对苯酚的去除率最低，改性后复合凹凸棒土对苯酚的去除率最高，达到70.6%，是单一凹凸棒土吸附效率的3倍之多。在研究的苯酚浓度范围内，复合凹凸棒土对苯酚的吸附为单分子层表面吸附，通过有机改性的凹凸棒土表面背负载大量的有机基团，亲有机性得到了大幅度提高；随着H+对溶液慢慢地渗透，凹凸棒土表面的阳离子随之被取代，与Si-0结合，构成Si-OH，当凹凸棒黏土的八面体中阳离子被完全析出之前，凹凸棒黏土仍保持着原来的晶体结构。即凹凸棒黏土经过的酸化后，矿物聚集体发生了解离，颗粒间杂质胶结物和碳酸盐矿物发生了分解，而且能够置换阳离子，能够疏通孔道和增加比表面积，因而对苯酚等有机污染物的吸附性能变强。

2.2 温度对改性复合凹凸棒土去除苯酚的影响

为了探究温度对吸附剂吸附性能的影响，本实验选取 10、15、20、20、25、30、35、40℃进行研究。结果见图2。

图2 温度对改性复合凹凸棒土去除苯酚的影响

图2表明，随着稳定的升高，改性复合凹凸棒土的吸附量在增加，但是超过30℃之后，吸附量有所下降，因为凹凸棒土的吸附过程是一个放热过程，温度过高反而不利于反应的进行。