硅藻精土负载纳米铁处理有机染料废水的研究
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第 卷年第 月期
３１ ２０１９
１０ １０
化 学 研 究 与 应 用 化 学 研 究 与 应 用
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
文章编号： （ ） １００４１６５６ ２０１９ １０１７６００６
， Ｖｏｌ． ３１
，第 卷 Ｏｃｔ．
２Ｎ０ｏ１３．９１１０
硅藻精土负载纳米铁处理有机染料废水的研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｄｙｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ｐｕｒｉｆｉｅｄ ｄｉａｔｏｍｉｔｅ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｎａｎｏｓｉｚｅｄ ｉｒｏｎ
， ， ， ， ＬＩ Ｑｉｏｎｇ１ ＨＵ Ｙｕ１ ＳＯＮＧ Ｌｉａｎｘｉａｎｇ１ ＬＩＵ Ｊｉａｑｉ１ ＨＥ Ｌｉ２
； 收稿日期：２０１９０３１２ 修回日期：２０１９０５１２ 联系人简介：李琼（１９７６），女，高级工程师，主要从事水处理研究。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｍａｔｏｕｈａｎ＠ ｓｉｎａ． ｃｏｍ
第 １０ 期
李 琼，等：硅藻精土负载纳米铁处理有机染料废水的研究
１７６１
数量庞大、致畸致癌、低 ＢＯＤ／ ＣＯＤ 值、难降解等特 水混合的乙醇溶液中，用搅拌器搅拌 １５ｍｉｎ 使其
· ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ １００ｍｇ Ｌ－１ ａｎｄ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ８０ ｍＬ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｈｅｎ ｌｏａｄｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｉｓ ２０％ ａｎｄ ｄｏｓａｇｅ ｉｓ １２ｇ · （ ）， ， Ｌ－１ ｕｎｄｅｒ ｎａｔｕｒａｌ ｉｎｉｔｉａｌ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐＨ ＝ ４ ５６ ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ ｉｎ ｔｈｅ
李 琼１，胡 育１，宋连香１，刘嘉琪１，贺 莉２
（１． 乐山师范学院化学学院，四川 乐山 ； ６１４０００ ２． 农业部沼气科学研究所，四川 成都 ） ６１００４１
摘要：将二价铁离子负载在硅藻精土上并用硼氢化钠还原形成纳米零价铁，制备出一种新型复合材料，用 ＦＥＳＥＭ 观察了其微观表面形态，以亚甲蓝水溶液模拟有机染料废水并用 ＣＯＤ 清除率与脱色率两个指标对处 理效果进行了评价分析。评价实验主要研究了复合材料不同负载量、不同投放量以及亚甲蓝水溶液不同初始 ｐＨ 值对于处理效果的影响。结果表明，当复合材料负载量为２０％ 、投放量为１２ ·ｇ Ｌ－１、亚甲蓝水溶液不调 ｐＨ 时，ＣＯＤ 清除率达到 ８３ ８４％ ，脱色率达到 ９９ ７２％ ，且处理效果在 ｐＨ＝３ ～１１ 的范围内都比较稳定，说明制备 的复合材料能有效处理亚甲蓝水溶液并且反应条件易控制。 关键词：硅藻精土；纳米零价铁；复合材料；亚甲蓝 中图分类号：Ｏ６３５ 文献标志码：Ａ
： ； ； ； Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｕｒｉｆｉｅｄ ｄｉａｔｏｍｉｔｅ ｎＺＶＩ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ工业的发展，每年全球的纺织、皮 的人工合成染料，其中高达 １５％的染料排入废水， 革、印染等产业要消耗超过一万种大约七十万吨 对生态环境产生不良影响［１］。有机染料废水具有
ｐＨ ｖａｌｕｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ３ ｔｏ １１ Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｅ ｍａｄｅ ｃａｎｔｒｅａｔｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｉｎ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｃａｎ ｅａｓｉｌｙ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ．
： （ ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｎｏｖｅｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗａｓ ｍａｄｅ ｏｆ ｐｕｒｉｆｉｅｄ ｄｉａｔｏｍｉｔｅ ａｎｄ ｎａｎｏｓｉｚｅｄ ｚｅｒｏｖａｌｅｎｃｅ ｉｒｏｎ ｎＺＶＩ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｌｏａｄｅｄ ｏｎ
ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． ＦＥＳＥＭ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ． Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｄｙｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ＣＯＤ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ８３ ８４％ ｏｆ ＣＯＤ ａｎｄ ９９ ７２％ ｏｆ ｃｏｌｏｒ ｗａｓ ｒｅｍｏｖｅｄ ｆｒｏｍ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａｎ
泛应用于废水处理领域，能处理绝大多数有机废 的沉淀物中并且不断搅拌。最后，将混悬液进行
水，近年来比表面积更大、活性更强的纳米级零价 抽滤并用无水乙醇清洗 ２ ～３ 次，放入烘箱于 ５０℃
（ ， ， ， ； １． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｓｈａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｌｅｓｈａｎ ６１４０００ Ｃｈｉｎａ ， ， ） ２． Ｂｉｏｇａｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１ Ｃｈｉｎａ
点［１５］，其处理方式电凝、吸附、膜滤、高级氧化法、 充分溶解。再将相应量硅藻精土添加到上述溶液
微生物法都有报道，但这些方法都有各自的局限 中，用搅拌器搅拌 ３０ｍｉｎ，通过离心进行固液分离。
性，例如成本高、二次污染、不能持续、废弃物难处 将一定量的硼氢化钠（Ｂ、Ｆｅ 摩尔比为 ４ ∶ １）溶解
理等 。零价铁因 ［ ］ ６１０ 其高活性、低成本、低毒被广 于 ５０ｍＬ 去离子水，然后逐滴滴加到上述固液分离
３１ ２０１９
１０ １０
化 学 研 究 与 应 用 化 学 研 究 与 应 用
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
文章编号： （ ） １００４１６５６ ２０１９ １０１７６００６
， Ｖｏｌ． ３１
，第 卷 Ｏｃｔ．
２Ｎ０ｏ１３．９１１０
硅藻精土负载纳米铁处理有机染料废水的研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｄｙｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ｐｕｒｉｆｉｅｄ ｄｉａｔｏｍｉｔｅ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｎａｎｏｓｉｚｅｄ ｉｒｏｎ
， ， ， ， ＬＩ Ｑｉｏｎｇ１ ＨＵ Ｙｕ１ ＳＯＮＧ Ｌｉａｎｘｉａｎｇ１ ＬＩＵ Ｊｉａｑｉ１ ＨＥ Ｌｉ２
； 收稿日期：２０１９０３１２ 修回日期：２０１９０５１２ 联系人简介：李琼（１９７６），女，高级工程师，主要从事水处理研究。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｍａｔｏｕｈａｎ＠ ｓｉｎａ． ｃｏｍ
第 １０ 期
李 琼，等：硅藻精土负载纳米铁处理有机染料废水的研究
１７６１
数量庞大、致畸致癌、低 ＢＯＤ／ ＣＯＤ 值、难降解等特 水混合的乙醇溶液中，用搅拌器搅拌 １５ｍｉｎ 使其
· ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ １００ｍｇ Ｌ－１ ａｎｄ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ８０ ｍＬ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｈｅｎ ｌｏａｄｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｉｓ ２０％ ａｎｄ ｄｏｓａｇｅ ｉｓ １２ｇ · （ ）， ， Ｌ－１ ｕｎｄｅｒ ｎａｔｕｒａｌ ｉｎｉｔｉａｌ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐＨ ＝ ４ ５６ ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ ｉｎ ｔｈｅ
李 琼１，胡 育１，宋连香１，刘嘉琪１，贺 莉２
（１． 乐山师范学院化学学院，四川 乐山 ； ６１４０００ ２． 农业部沼气科学研究所，四川 成都 ） ６１００４１
摘要：将二价铁离子负载在硅藻精土上并用硼氢化钠还原形成纳米零价铁，制备出一种新型复合材料，用 ＦＥＳＥＭ 观察了其微观表面形态，以亚甲蓝水溶液模拟有机染料废水并用 ＣＯＤ 清除率与脱色率两个指标对处 理效果进行了评价分析。评价实验主要研究了复合材料不同负载量、不同投放量以及亚甲蓝水溶液不同初始 ｐＨ 值对于处理效果的影响。结果表明，当复合材料负载量为２０％ 、投放量为１２ ·ｇ Ｌ－１、亚甲蓝水溶液不调 ｐＨ 时，ＣＯＤ 清除率达到 ８３ ８４％ ，脱色率达到 ９９ ７２％ ，且处理效果在 ｐＨ＝３ ～１１ 的范围内都比较稳定，说明制备 的复合材料能有效处理亚甲蓝水溶液并且反应条件易控制。 关键词：硅藻精土；纳米零价铁；复合材料；亚甲蓝 中图分类号：Ｏ６３５ 文献标志码：Ａ
： ； ； ； Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｕｒｉｆｉｅｄ ｄｉａｔｏｍｉｔｅ ｎＺＶＩ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ工业的发展，每年全球的纺织、皮 的人工合成染料，其中高达 １５％的染料排入废水， 革、印染等产业要消耗超过一万种大约七十万吨 对生态环境产生不良影响［１］。有机染料废水具有
ｐＨ ｖａｌｕｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ３ ｔｏ １１ Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｅ ｍａｄｅ ｃａｎｔｒｅａｔｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｉｎ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｃａｎ ｅａｓｉｌｙ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ．
： （ ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｎｏｖｅｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗａｓ ｍａｄｅ ｏｆ ｐｕｒｉｆｉｅｄ ｄｉａｔｏｍｉｔｅ ａｎｄ ｎａｎｏｓｉｚｅｄ ｚｅｒｏｖａｌｅｎｃｅ ｉｒｏｎ ｎＺＶＩ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｌｏａｄｅｄ ｏｎ
ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． ＦＥＳＥＭ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ． Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｄｙｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ＣＯＤ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ８３ ８４％ ｏｆ ＣＯＤ ａｎｄ ９９ ７２％ ｏｆ ｃｏｌｏｒ ｗａｓ ｒｅｍｏｖｅｄ ｆｒｏｍ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａｎ
泛应用于废水处理领域，能处理绝大多数有机废 的沉淀物中并且不断搅拌。最后，将混悬液进行
水，近年来比表面积更大、活性更强的纳米级零价 抽滤并用无水乙醇清洗 ２ ～３ 次，放入烘箱于 ５０℃
（ ， ， ， ； １． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｓｈａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｌｅｓｈａｎ ６１４０００ Ｃｈｉｎａ ， ， ） ２． Ｂｉｏｇａｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１ Ｃｈｉｎａ
点［１５］，其处理方式电凝、吸附、膜滤、高级氧化法、 充分溶解。再将相应量硅藻精土添加到上述溶液
微生物法都有报道，但这些方法都有各自的局限 中，用搅拌器搅拌 ３０ｍｉｎ，通过离心进行固液分离。
性，例如成本高、二次污染、不能持续、废弃物难处 将一定量的硼氢化钠（Ｂ、Ｆｅ 摩尔比为 ４ ∶ １）溶解
理等 。零价铁因 ［ ］ ６１０ 其高活性、低成本、低毒被广 于 ５０ｍＬ 去离子水，然后逐滴滴加到上述固液分离