郑翠霞 王翔宇 朱秋雨

(辽宁工业大学 化学与环境工程学院，辽宁 锦州 121001)

含苯胺废水主要来源于医药、农药、染料、橡胶等行业[1]。苯胺是芳香胺类最有代表性的物质，苯胺是一种无色油状液体，具有芳香气味和强烈的刺鼻气味。其沸点高于水，可达到184.4℃，也是严重污染环境和危害人体健康的有害物质，是一种“致癌、致畸、致突变”的三致物质[2]。

硅藻土是由硅藻及其它微生物的硅质遗骸组成的生物硅质岩，其化学成分主要为SiO2，此外还有少量Al2O3、CaO、MgO等氧化物[3]。硅藻土的外观呈浅黄色或灰色，质地柔软，孔隙较多。天然硅藻土的颗粒表面有许多微小的孔，它们以蜂窝状排列成一排，孔隙率大于90%。硅藻土的价格也不是很贵，应用日益广泛。所以，可以采用盐酸对硅藻土进行改性，以改善其对苯胺的吸附性能，然后用改性硅藻土作吸附剂来处理含苯胺的废水。

1 实验部分

1.1 实验材料及药品

硅藻土、亚硝酸钠、氢氧化钠、盐酸、硫酸、苯胺、硫酸氢钾、氨基磺酸铵、N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐。

1.2 实验设备

分光光度计、恒温水浴锅、电子分析天平、恒温水浴振荡器、电热鼓风干燥箱、pH计。

1.3 实验方法

1.3.1 苯胺标准曲线的绘制

按文献[4]绘制标准曲线，得到拟合方程为：

y=0.01182x+0.00998

式中：x——苯胺的质量(μg)；

y——经空白校正后的吸光度。

1.3.2 硅藻土的改性

称取3.0g硅藻土，置于广口瓶中，向磨口瓶中加入改性剂盐酸溶液，放入恒温水浴振荡器中振荡，控制好改性温度和改性时间，待改性结束后，将改性硅藻土水洗至中性过滤，然后置于电热鼓风干燥箱中烘干至恒重，得到改性硅藻土。称取0.5g改性硅藻土放入装有50mL苯胺溶液的磨口瓶中，放入恒温水浴振荡器中在于25℃下振荡30min，取出磨口瓶过滤，取过滤后滤液水样分析其含苯胺的浓度。通过改变盐酸浓度、改性时间、改性温度三个因素，考察其对硅藻土改性效果的影响，确定改性最佳工艺条件。

1.3.3 改性硅藻土处理含苯胺废水

称取0.5g改性硅藻土，置于装有50mL模拟含苯胺废水的磨口瓶中，放入恒温水浴振荡器中振荡，控制好吸附时间和吸附温度，待吸附结束后，取出磨口瓶过滤，分析过滤后的水中的苯胺浓度。通过改变改性硅藻土加入量，吸附温度，吸附时间，模拟硅藻土对苯胺废水中苯胺去除速率的影响进行了研究，并确定了改性硅藻土的最佳工艺条件。

2 结果与讨论

2.1 硅藻土的改性

2.1.1 盐酸浓度对硅藻土改性效果的影响

图1 盐酸浓度对硅藻土改性效果的影响

从图1可以看出，当盐酸浓度在1mol/L到4mol/L之间时，去除率呈逐渐上升的趋势；当盐酸浓度达到4mol/L时，苯胺去除率达到最大。这是因为，随着盐酸浓度增大，参与改性的盐酸越多形成的凹槽和孔洞也越多，提高了硅藻土的吸附能力。当盐酸浓度达4mol/L时，盐酸足够，对苯胺去除率没太大的影响。因此，本实验选用最佳盐酸浓度为4mol/L。

2.1.2 改性时间对硅藻土改性效果的影响

图2 改性时间对硅藻土改性效果的影响

从图2可以看出，当改性时间在20min到40min时，苯胺去除率随着改性时间的延长而提高，这是因为改性时间越长，使硅藻土颗粒表面变得越粗糙，形成许多凹槽和孔洞，增大了颗粒的比表面积和孔容，提高了硅藻土的吸附能力。但是，当改性时间达40min时，去除率趋于平缓，改性硅藻土对废水中苯胺的吸附已接近完全，改性硅藻土颗粒的比表面积和孔容已达到饱满，再增加改性时间，对苯胺去除率没有太大的影响，反而会浪费时间和能源。因此，本实验选用的最佳改性时间为40min。

2.1.3 改性温度对硅藻土改性效果的影响

图3 改性温度对硅藻土改性效果的影响

从图3可以看出，改性温度在20℃到35℃之间时，苯胺的去除率呈上升趋势，这是因为，改性温度越高，越有利于改性剂进入硅藻土，使硅藻土颗粒表面变得越粗糙，形成许多凹槽和孔洞，增大了颗粒的比表面积和孔容，提高了硅藻土的吸附能力。因此，随着改性温度的升高，改性硅藻土吸附的苯胺量增加，苯胺去除率也越高。但是当改性温度达到35℃后，再升高改性温度，对苯胺的去除率没有太大影响。所以，从经济的角度考虑，本实验选用的最佳改性温度为35℃。

2.2 改性硅藻土处理含苯胺废水

2.2.1 改性硅藻土用量对苯胺去除率的影响

图4 改性硅藻土用量对苯胺去除率的影响

从图4可以看出，改性硅藻土加入量在0.5g到2.0g之间时，废水中苯胺去除率显著提高，这是因为，随着改性硅藻土加入量增多，改性硅藻土吸附废水中的苯胺量增加，苯胺去除率也提高。但是当加入量为2.0g时，再增多改性硅藻土加入量，虽然苯胺去除率同样增加，但单位质量改性硅藻土吸附苯胺量大大降低。因此，从经济角度考虑，选取最佳的改性硅藻土用量为2.0g。

2.2.2 吸附温度对苯胺去除率的影响

图5 吸附温度对苯胺去除率的影响

从图5可以看出，当吸附温度为20～35℃时，苯胺去除率随着吸附温度的升高而提高；当吸附温度达到35℃时，再升高吸附温度，苯胺去除率下降。这是因为，在吸附过程中，随着改性温度的升高，由于改性硅藻土对含苯胺废水的化学吸附性质，吸附废水中的含苯胺量越多。但改性温度达到35℃时，再升高改性温度，由于改性硅藻土对含苯胺废水的物理吸附性质，对废水中苯胺的去除率会渐渐降低，这是因为改性硅藻土吸附过程是放热反应，当温度超过35℃时，平衡向减小吸附的方向进行，再升高温度，吸附效果会渐渐变差。所以本实验选用的最佳吸附温度为35℃。

2.2.3 吸附时间对苯胺去除率的影响

图6 吸附时间对苯胺去除率的影响

从图6可以看出，当吸附时间在20min到40min之间时，苯胺去除率随着吸附时间的延长而提高，这是因为吸附的时间越长，被改性硅藻土吸附的苯胺量越多苯胺去除率越高；当吸附时间达到40min时，吸附趋于平衡，再延长吸附时间，苯胺去除率没有明显变化。故选取最佳吸附时间为40min。

3 结论

采用盐酸对硅藻土进行改性，利用改性硅藻土处理含苯胺废水，得出以下结论：

(1)利用盐酸对硅藻土进行改性，可提高其对苯胺的吸附能力。

(2)改性硅藻土可对废水中的苯胺进行物理吸附和化学吸附。

(3)采用改性硅藻土处理含苯胺废水，可使苯胺的浓度由50mg/L降至4.6mg/L，苯胺去除率可达到90.5%。