王保成，吴雪峰，柳 伟，崔德龙，赵淑君，徐秀丽

（沈阳东瑞科技有限公司，辽宁沈阳110026）

膨润土吸附剂处理含镍（Ⅱ）废水的研究*

王保成，吴雪峰，柳 伟，崔德龙，赵淑君，徐秀丽

（沈阳东瑞科技有限公司，辽宁沈阳110026）

利用膨润土的吸附能力，对含Ni（Ⅱ）的工业废水进行吸附处理情况进行了研究。用膨润土原土和活化土吸附剂处理含Ni（Ⅱ）水样，研究膨润土在不同试验条件，如吸附剂用量、处理时间等对Ni（Ⅱ）的吸附率的变化。结果表明，无论是原土还是活化土，吸附量10%为最佳，活化土处理效果比原土的去除率高约3%；高温焙烧可以改变膨润土的吸附性能，提高吸附率，最佳焙烧时间为30 min；处理时间以60 min为最好。

膨润土；含镍废水；吸附剂；吸附率

膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的价格低廉的黏土矿物，具有水化膨胀性、吸附性、阳离子交换性等性质。我国的膨润土矿产资源，总储量居世界首位[1]。膨润土价格低、来源广、吸附能力强，膨润土固有的特性使人们认识到膨润土在环境处理方面的巨大潜力。据国内外一些文献报告，经过处理改性的膨润土吸附性能得到极大提高[2]。国家标准规定工业废水Ni（Ⅱ）含量不能超过1 mg/L，而许多工业废水如化工、制药、冶炼、电镀等行业排放的废水中均含有毒物Ni（Ⅱ），且都超过标准很多，污染相当严重。在常用的含镍废水处理方法中，利弊各有不同，如活性炭吸附法效果好，但是成本高；生化法费用虽然低，但是高浓度镍对微生物有毒副作用。因此研究开发有效、实用、经济的处理含Ni（Ⅱ）废水的方法具有十分重要意义。

膨润土化学组成一般为 Nax（H2O）4{（Al2·xMg x）[Si4O10]（OH）2}·H2O[3]，蒙脱石具有很大的内外表面积[4]，因而且有极强的吸附性能，根据膨润土特有的性能，为污水处理提供了一条新路，目前膨润土已广泛应用于石油、化工、制药、环保等行业。

本试验是借鉴前人在膨润土在污水处理应用的基础上，采用膨润土吸附剂对含Ni（Ⅱ）废水进行了较深入的研究，寻找一种最佳的处理条件，取的最佳的含镍废水处理效果。

目前，膨润土应用已经十分广泛，但是直接对处理废水的研究还不太多见。河南省科学院化学研究所的赵彩荣和合肥工业大学化工学院的范文元[5]，曾对凹凸棒石粘土吸附剂处理含铬（Cr6+）废水进行了深入研究，并得到了令人满意的结果。他们的结论是：

（1）利用酸活化和高温焙烧方法可以改变凹凸棒石粘土的吸附性能。

（2）用含有少量促进剂的凹凸棒石粘土吸附剂处理含镍量为71 mg/L废水的适宜活化与操作条件为：将凹凸棒石粘土与2.0 mol/L H2SO4按质量比1︰10，在70℃下活化处理2 h，过滤、干燥后再在360℃马弗炉中焙烧30 min，用加有3%促进剂的该吸附剂处理含Cr6+废水60 min，可使Cr6+的残余浓度降至远低于国家规定的排放标准。

因为铬与镍都是过渡金属，它们具有相似的共价半径和离子半径，所以用膨润土吸附含镍废水也具有良好的结果。

1 试验部分

1.1 主要仪器及试剂

1.1.1 主要仪器

（1）磁力加热搅拌器（苏州常州市国华仪器厂）；

（2）高速离心机（北京医用离心机厂）；（3）722分光光度计（上海雷磁仪器厂）；

（4）恒温干燥箱，（天津市科学器材设备厂）。

1.1.2 主要试剂

（1）硫酸（优级醇）（鞍山市化学试剂厂）；

（2）氯化镍（分析醇）（沈阳市新城化工厂）。

1.1.3 土样

膨润土，凌源膨润土厂。

1.2 试验内容

1.2.1 吸附剂的制备

在3种活化条件下制备出膨润土吸附剂，见表1。

表1 膨润土吸附剂的制备Table 1 The preparation of bentonite adsorbent

1.2.2 试验步骤

用移液管分别移取50 mL废水（Ni2+质量浓度为71 mg/L），注入100 mL烧杯中，加入一定量的膨润土吸附剂，在磁力加热搅拌器上恒温搅拌30 min，然后利用高速离心机将溶液进行离心分离，最后用水环真空泵抽滤，滤液中镍离子含量采用丁二酮肟光度法[6]在分光光度计上测定。

2 试验结果与讨论

2.1 标准曲线

Ni2+体积与Ni2+浓度关系，如图1。

图1 标准曲线图Fig.1 Specification curve

2.2 吸附剂用量对Ni2+残留量的影响（原土和活化土）

吸附剂用量的多少，与总的吸附能力相关。吸附剂用量多，总吸附能力大，净化效果就越显著，但不经济。而且当吸附剂用量增加到一定值时，若再增加其效果也不显著[5]。以下分别取原土和活化土，就用量的不同研究对膨润土对Ni2+的影响。

2.3 原土用量的影响

分别取废水（pH=7）50 mL，分别加 1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 g 原土，室温搅拌 30 min，考查吸附剂用量对膨润土吸附性能的影响，试验结果见图2。

从图2中可以看出：吸附剂用量从1.0 g到2.0 g，去除率增加较快，以后变化不太显著。当吸附剂用量为4 g时总去除率达到约92%，此后基本达到吸附平衡。已与国家规定的排放标准接近。

图2 吸附剂用量对去除率的影响Fig.2 Effect of dosage of the adsorbent on removal rate

3.4 活化土用量的影响

分别取废水 50 mL，加入 1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 g 360℃灼烧30 min的粘土，室温搅拌30 min，考查吸附剂用量对膨润土吸附性能的影响，试验结果见图3。

图3 吸附剂用量对去除率的影响Fig.3 Effect of dosage of the adsorbent on removal rate

从图3中可以看出：活化土吸附Ni2+的吸附规律与原土的吸附规律相似，但吸附能力高于原土。当吸附剂用量为4 g时，总去除率达到约95%，此后基本达到吸附平衡，且比原土吸附率提高3%。

3.4 焙烧时间对Ni2+残留量的影响

分别取废水50 mL，加4 g的吸附剂，吸附剂在360 ℃马弗炉中分别灼烧 30，60，90，120，150 min，室温搅拌1 h，考查吸附剂对Ni2+的吸附效率，以确定较佳的灼烧时间，结果见图4。

从图4中可以看出：灼烧时间的长短，吸附剂对Ni2+的去除率不显著，吸附率基本不变，故较佳的灼烧时间为30 min。

3.5 处理时间对Ni2+残留量的影响

分别取废水50 mL，加4 g（360℃灼烧30 min）的吸附剂，分别在室温下搅拌 15，30，60，80，100，120 min，考查吸附剂对Ni2+的吸附效率,试验结果见图5。

图4 焙烧时间对去除率的影响Fig 4 Effect of calcination time on removal rate

图5 处理时间对去除率的影响Fig.5 Effect of reaction time on removal rate

从图5中可以看出：废水被搅拌吸附60 min，Ni2+的去除率附率达99.2%，以后基本趋于平衡。

3.6 精密度试验

从上面的结果可知，对镍离子的去除率影响较大的因素是膨润土用量、处理时间和初始离子浓度。通过试验结果确定原土及活化土的最佳工艺，分别取5份50 mL废水，吸附用量为4 g、灼烧时间为30 min、废水搅拌吸附为60 min、结果表明吸附率平均值为99.60%，结果如图5。

图6 精密度试验Fig.6 Accuracy test

4 结论

经过上述试验，可以得出如下结论：

（1）无论是原土还是活化土，吸附量10%为最佳，且活化土处理效果比原土的去除率高约3%。

（2）高温焙烧可以改变膨润土的吸附性能，提高吸附率，且最佳焙烧时间为30 min。

（3）处理时间以60 min为最好。

[1]国家建材局地研所情报所.非金属矿产资源与开发利用情况[J].非金属矿开发，1995（54）:2－5.

[2]Colombo C，Violante A.Effect of ageing on the nature and interlaying of mixed hydroxyl of mixed hydroxyl complexes[J].Clay Miner，1997，32（1）：55-56.

[3]于桂香，张德金．膨润土及其开发利用[J].辽宁化工,1994，（2）：23-24.

[4]张颖新，张天胜.改性膨润土及其在环保方面的应用[J].化工新型材料，2002，30（4）：33-37.

[5]邹家庆.工业废水处理技术[M].北京：化学工业出版社，2003.

Study on Treatment of Nickel Containing Wastewater by Using Bentonite as Adsorbent

WANG Bao-cheng，WU Xue-feng，LIU Wei，CUI De-long，ZHAO Shu-jun，XU Xiu-li

（Shenyang Dongrui technology co.，Ltd.Liaoning Shenyang 110026，China）

Treatment of containing Ni（Ⅱ）wastewater by using bentonite adsorptive capacity was studied.Nickel containing wastewater was treated by original bentonite and activated bentonite respectively.Effects of different conditions including adsorbent dosage，treatment time，etc.on adsorption rate of Ni （Ⅱ）were discussed.The experimental results show that adsorption rate of activated bentonite is higher than that of original bentonite by 3%，high-temperature calcination can change adsorption property of bentonite and improve adsorption rate，the best calcination time is 30 min，the best treatment time is 60 min.

Bentonite；Nickel containing wastewater；Adsorbent；Adsorption rate

X703

A

1671-0460（2010）05-0516-03

2010-04-23

王保成（1977－），男，辽宁凌源人，助理工程师，2004年毕业于吉林大学环境工程专业，主要从事污水处理工作。E-mail：baocheng.wang@sdfc-cn.com。