二氧化钛改性油页岩渣对水溶液中亚甲基蓝和六价铬的吸附-环境化学.PDF

第31卷　 第11期 环　 境　 化　 学 Vol. 31,No. 11 2012年　 　 11月 ENVIRONMENTAL CHEMISTRY November 2012 二氧化钛改性油页岩渣对水溶液中亚甲基蓝和 六价铬的吸附∗ 1 1 1 2 ∗∗ 2 朱晓婧 　 杨　 俊 　 陈晓强　 赵增迎 　 张以河 (1. 中国地质大学(北京)水资源与环境学院,北京,100083;2. 中国地质大学(北京)矿物材料国家重点实验室,北京,100083) 摘　 要　 以油页岩渣及其二氧化钛改性材料为吸附剂,探究它们去除水溶液中亚甲基蓝和六价铬的能力.通 过实验,控制溶液的pH值、温度、初始浓度和接触时间,观察吸附效果变化特征,研究其动力学和热力学性 能.实验表明,改性油页岩渣吸附亚甲基蓝和六价铬的吸附率是未改性的2—3倍,且改性油页岩渣对亚甲基 蓝的吸附率可达97%,对六价铬的吸附率不到25%.吸附亚甲基蓝时,pH值越大,吸附效果越好;而吸附六价 铬时,最适pH值为4.改性油页岩渣吸附亚甲基蓝实验符合准二阶动力学方程,计算得反应活化能为 -1 13.29 kJ·mol ,表明此过程主要是物理吸附.在热力学方面,由范特霍夫方程计算得ΔG0、ΔH 0,表明此 过程自发吸热,可见此过程还伴有化学吸附.Langmuir和Freundlich等温模型拟合结果表明,Langmuir模型数 据拟合甚佳,R =0.9999,说明改性油页岩渣吸附亚甲基蓝是单分子层吸附.二氧化钛改性油页岩渣经7 次回2 收利用后,对亚甲基蓝的吸附效果仅减少约1.5%. 关键词　 油页岩渣,改性,吸附,亚甲基蓝,含铬废水. [1] 中国的油页岩资源量巨大,居世界第四 ,油页岩中灰分含量一般大于40%,有的超过70%.我国 [2] 每年页岩油生产过程中,产生大量油页岩渣 ,侵占了大量土地,堆弃在河谷、坡地,极易造成滑坡、泥石 [3] 流等地质灾害.油页岩渣的主要成分是粘土矿物,因而可用于制备凝胶材料等 .油页岩渣具有多孔结 构,这使它具备了吸附水溶液中的有机物和重金属的能力. 目前用以去除溶液中亚甲基蓝的方法主要是吸附法和光催化法.光催化法的优点是作用效果持久, [4] 不造成资源浪费和形成附加污染,缺点是成本高 .吸附法的优点是成本较低,性价比高,但去除速率相 [5] 对较慢,且去除效果不如催化法理想.吸附亚甲基蓝常用的是活性炭,吸附效果不错,但成本较高 .综 合考虑,采用常用光触媒对吸附材料进行改性,能增大材料的孔隙率,可使吸附效果更理想.现有研究已 [6] [7] [8] 制得粉煤灰/ TiO 复合物 、负载型TiO/ 海泡石 、TiO/ 浮石复合材料 等改性吸附材料.常用的去除 2 2 2 六价铬的方法是氧化还原法和吸附法,前者采用铁粉,但是还原剂不易回收利用;而吸附法以活性炭[9] [10] 和铁镍化合物 居多,效果很好,油页岩渣也具有一定的吸附效果.油页岩渣大多作为建筑材料被广泛 [11] 利用,如水泥 ,但关于其作为吸附剂的研究甚少,有