摘要：本文用淀粉和PVA改性的膨润土去除废水中的Cd2+取得了良好的效果，通过研究接触时间、振荡速度、膨润土的用量、pH 值等因素对膨润土吸附能力的影响，得出最佳实验条件。实验结果表明，改性膨润土对Cd2+具有良好的吸附性能。

关键词：改性膨润土；吸附；Cd2+；

Abstract: In this paper, by using starch and PVA modified bentonite to remove Cd2+ in waste water achieved a good result, based on the research of contact time, shock velocity, bentonite dosage, pH value and other factors on the bentonite adsorption ability, find out the optimum experimental conditions. The results show that, modified bentonite has good adsorption properties for Cd2+.

Key words： Modified bentonite； Adsorption； Cd2+；

中图分类号：X703 文献标识码：A文章编号：

镉作为一种有益于人类的重金属广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。但随着采矿、冶炼精炼和电镀工业的不断发展，大量的含镉废水排入河流而造成环境的污染。由于镉在环境中不能降解，具有很高的生物累计系数，在人体中的半衰期长达10至30年，它不断释放并产生持续毒性作用和累积效应，造成人体肾、骨骼损害，对生殖、免疫系统有毒副作用，并导致癌症发生。1955年日本发生的痛痛病就是镉污染造成的。目前治理镉污染的方法有化学沉淀法和吸附法。化学沉淀法处理镉的效能与水的pH值密切相关，如何准确控制污染水体的pH值以及污染水体pH值大于9.5时可能导致滤过水中铝超标带来次生的饮水卫生问题还未得到解决。吸附法是废水处理方法中的一类重要方法，目前常用的吸附剂为活性炭[1]，因其吸附清除效果不高，且受到造价高，再生困难等限制，适用范围有限。

天然膨润土具有良好的吸附、离子交换等性能[2]，在工艺上具有投资小、方法简便易行的优点，且我国天然膨润土资源丰富、价格低廉，在废水处理中具有广泛的应用前景[3]。未经改性的膨润土比表面积和吸附能力较差，故一般用于废水处理的膨润土都要经过改性，增大其比表面积，提高吸附能力。本文将膨润土经去离子打浆，弃去石英杂质[4]，沉积干燥后与淀粉、PVA按照10：3：1的比例混合，先将淀粉-PVA混合液加热到80℃反应30min，然后直接将膨润土加入其中，常温下搅拌30min，所得产物离心、漂洗、干燥后研磨粉碎备用[5]。

1实验部分

试剂和仪器

膨润土（辽宁抚顺）；淀粉 分析纯 （国药集团化学试剂有限公司）；硫酸镉 分析纯（国药集团化学试剂有限公司）；

原子吸收光谱仪zeenit700 （德国耶拿公司）；酸度计 320型 （梅特勒-托利多仪器有限公司）；X-射线衍射仪D/max-2200VPC （Rigaku）；红外光谱仪 Magna560 （尼高力公司）；水浴恒温振荡器 SHC-C型 （江苏江南仪器厂）；真空干燥箱 DZF-6020型 （上海一恒科技有限公司）；离心机TG18-WS（长沙维尔康湘鹰离心机有限公司）

1.2实验方法

将改性膨润土加入到制备好的Cd2+ 溶液中, 振荡吸附后离心, 取上清液用原子吸收分光光度计测定上清液中Cd2+ 浓度。

实验用膨润土原土及改性土的物理化学性能见表1.

表1 膨润土和改性膨润土的性质

膨润土经过改性后各项性质参数都得到提升，实验采用改性膨润土。

2结果与讨论

2.1接触时间对改性膨润土吸附Cd2+的影响

实验条件：Cd2+浓度：1.0mg/L；溶液体积：100mL；改性膨润土质量：1.0g；振荡速度：140 rpm；温度：20℃

图1是在5－480min内改性膨润土对Cd2+的吸附百分率随接触时间的变化的曲线图。由图可知，Cd2+的吸附百分率随接触时间的增加而增加。吸附时间达到60 min时，吸附基本达到平衡，吸附百分率为95.95%。超过60min去除效果随时间增加提高不明显。所以确定60min为平衡吸附时间，并将其应用于后面的试验。

2.2振荡速度对改性膨润土吸附Cd2+的影响

实验条件：Cd2+浓度：1.0mg/L；溶液体积：100mL；改性膨润土质量：1.0g；振荡时间：60min；温度：20℃；振荡速度：0、80、140、200、250rpm

由图2可知：Cd2+吸附百分率随振荡速度的增加而增加。这是因为振荡速度增加，膨润土与Cd2+的接触机会也随之增加。振荡速度过高会增加运行成本，在保证去除率（＞95%）的前提下，选择较低的转速比较合适。所以确定振荡速度140rpm为实验速度，并应用于以后的实验。

2.3改性膨润土的用量对吸附Cd2+的影响

实验条件：Cd2+浓度：1.0mg/L；溶液体积：100mL；振荡速度：140rpm；振荡时间：60min；温度：20℃；改性膨润土质量：0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0g

由图3可知：Cd2+的吸附百分率随改性膨润土质量的增加而增加。吸附达到平衡，改性膨润土用量大于1.0g的去除率均在95%以上。当用量达到4.0g以上时，吸附效果最好。在保证去除率的前提下，应选择最小的改性膨润土用量，以减少应用成本。

2.4离子初始浓度对膨润土吸附性能的影响

实验条件：改性膨润土质量：1.0g；溶液体积：100mL；振荡速度：140rpm；振荡时间：60min；温度：20℃；Cd2+浓度：0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/L

由图4可知：吸附百分率随浓度增加而降低，但变化并不明显。这是因为膨润土的吸附量是固定的，随着初始离子浓度的增高，被吸附后残留的离子浓度也随之增大。若要改变此状况，需要根据离子浓度增加吸附剂的用量或者增加处理次数。

2.5溶液初始pH值对改性膨润土吸附性能的影响

实验条件：Cd2+浓度：1.0mg/L；溶液体积：100mL；改性膨润土质量：1.0g；振荡速度：140rpm； 振荡时间：60min；温度：20℃； pH：2、4、6、8、10

由图5可知：吸附百分率随pH值升高而增大。在强酸性溶液中，吸附百分率仅为30.41%。当pH值升高到中性至碱性范围时去除率大大增加。由于铝氧八面体Al-O-H具有两性，在酸性条件下，Al-O-H的OH容易电离，使膨润土表面带正电荷，对吸附阳离子不利，即氢离子对Cd2+存在竞争吸附。当pH值升高时，溶液中OH-增加，降低竞争吸附，并以氢键形式吸附在膨润土表面，使其表面负电荷增加，从而增加了对阳离子的吸附容量。另外，在强碱性溶液中，Cd2+与OH-会发生沉淀反应，间接增加离子的去除率。因此中性或碱性条件有利于Cd2+的去除。

2.6温度对去除率的影响

实验条件：Cd2+浓度：1.0mg/L；溶液体积：100mL；改性膨润土质量：1.0g；振荡速度：140rpm；振荡时间：60min；温度：20℃、40℃、60℃

由图6可知：去除率随温度的改变并没有明显的变化，说明温度对去除率影响不大。因此，可以不对废水进行加热或者冷却处理，在室温下实验以减少运行成本。

图1 接触时间的影响

图2 振荡速度的影响

图3 膨润土用量的影响

图4 初始浓度的影响

图5 溶液初始pH值的影响

图6 温度的影响

经过试验得出最佳实验条件：Cd2+浓度：1.0mg/L；溶液体积：100mL；改性膨润土质量：1.0g；振荡速度：140rpm；振荡时间：60min；温度：室温。

取100mL的含 Cd2+废水，加入改性膨润土1.0g，以140 rpm的振荡速度振荡60min，在室温条件下分别处理了营口和盘锦某工厂的含镉废水，Cd2+去除率分别达到97.6%和96.9%，结果令人满意。

参考文献

[1]黄鑫,高乃云,张巧丽 改性活性炭对镉的吸附研究[J] 同济大学学报(自然科学版)2008年 第36卷第4期508-513

[2]吴冬梅，郭春景 天然膨润土吸附Cd2+的动力学、等温线及热力学研究[J] 2007年9月第5期8-11

[3]王红梅，郑振晖，李倩 膨润土及改性膨润土在废水处理中的应用综述[J] 山东化工 2005年第34卷20-22

[4]赵东源，陈尔庭，任继光，王起斌，徐萍，郝占利 天然蒙托土对印染废水吸附处理的研究[J]环境污染与防治 1993年10月第15卷第5期23-27

[5]罗太安，刘晓东 改性膨润土对Cd(II)的吸附性能研究[J] 环境工程 2005年2月 第23卷第1期 80-81

作者简介：

周新宇(1983年~)男，硕士，助理工程师，主要从事环境监测工作。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。