吸附法降解苯胺廢水研究——以新生態(tài)二氧化錳吸附為例

王玉文

（揚(yáng)州美境環(huán)保科技有限責(zé)任公司 江蘇揚(yáng)州 225000）

環(huán)境中的苯胺類物質(zhì)大多數(shù)是由制藥行業(yè)和印染行業(yè)的企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的。另外含硝基苯的酸性廢水，在還原性物質(zhì)存在時(shí)也會(huì)產(chǎn)生苯胺，因此選礦廢水也會(huì)產(chǎn)生部分苯胺類污染物。苯胺的毒性非常高，少量的苯胺就會(huì)引發(fā)中毒。當(dāng)下，我國(guó)90%的水體受到不同程度的污染。而國(guó)外開發(fā)的水處理技術(shù)相對(duì)投資高，所以一種高效降解而且低能耗的處理方法亟待研究開發(fā)。

1 苯胺的危害

苯胺毒性較大，容易通過(guò)皮膚進(jìn)入人體，不同的劑量可能引起急性或慢性中毒。慢性中毒表現(xiàn)為濕疹、神經(jīng)衰弱等；急性中毒有：頭痛、嘔吐精神恍惚等。嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致抽搐、甚至休克。另外，可能引起器官類的疾病，例如結(jié)膜炎，肝炎、化學(xué)性膀胱炎等[1]。

2 吸附法

處理苯胺廢水的方法有很多，包括催化氧化法、超臨界水氧化法、吸附降解法等。其中吸附降解是最方便經(jīng)濟(jì)的處理方法，而且吸附法處理苯胺廢水時(shí)降解率比較高、操作條件要求低。本文主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)研究吸附法中的新生態(tài)二氧化錳吸附降解苯胺廢水。

3 新生態(tài)二氧化錳

新生態(tài)二氧化錳是高錳酸鉀在中性條件的瞬間還原產(chǎn)物。新生態(tài)MnO2由等當(dāng)量的KMnO4與MnSO4按下列反應(yīng)生成：

3MnSO4+2KMnO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4（3-1）

它具有制備方法簡(jiǎn)單、使用方便、不存在二次污染等特點(diǎn)，因此是一種非常具有應(yīng)用前景的水處理劑。新生態(tài)二氧化錳具有豐富的表面羥基,比表面積大,對(duì)污水降解效果好，且制備方法簡(jiǎn)單,不造成二次污染[2]。

4 降解實(shí)驗(yàn)

4.1 實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理為偶氮還原法：在pH為1.5～2的酸性溶液中苯胺類物質(zhì)與亞硝酸鹽重氮化生成絡(luò)合物，再與N-（1-萘基）乙二胺鹽酸鹽偶合，生成的紫色物質(zhì)，在λ=545nm處用分光光度計(jì)測(cè)定，檢測(cè)濃度范圍為0.03～1.6mg/L[3]。

4.2 實(shí)驗(yàn)儀器

表1 主要儀器一覽表

4.3 實(shí)驗(yàn)藥品

表2 實(shí)驗(yàn)藥品一覽表

4.4 降解率計(jì)算

根據(jù)朗伯—比爾定律A=ξbc；其中ξ、b都相同時(shí)A與c成正比，可知濃度之比就等于吸光度A之比。降解率計(jì)算公式：

式中：P——降解率，%；

A0——初始濃度時(shí)的吸光度；

A空——空白樣的吸光度；

4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.5.1 pH對(duì)降解率的影響

由圖可見，隨著PH的增大降解率也隨之增大，當(dāng)pH為5時(shí)降解率為最大，pH繼續(xù)增大時(shí)降解率減小。這是由于pH較低時(shí)二氧化錳和苯胺主要發(fā)生氧化還原反應(yīng)，pH＜5的范圍內(nèi)幾乎所有苯胺均被氧化，超過(guò)這個(gè)反應(yīng)時(shí)主要是吸附作用，故降解率下降。

4.5.2 投加量對(duì)降解率的影響

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明隨著投加量的增加本案的降解率也在增加，當(dāng)投加量為26.7g/l時(shí)降解率達(dá)到最大96.52%，投加量繼續(xù)增大時(shí)降解率反而減小。原因在于二氧化錳量小于26.7g/l時(shí)，新生態(tài)二氧化錳顆粒間的凝聚程度較弱，在此濃度范圍內(nèi)，隨著新生態(tài)二氧化錳投量增加，新生態(tài)二氧化錳的比表面積增大，有機(jī)物的去除率升高。隨著新生態(tài)二氧化錳投量增加，新生態(tài)二氧化錳顆粒間發(fā)生凝聚，比表面積減少，因此有機(jī)物的去除率不隨其濃度增加繼續(xù)增大。這一結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明新生態(tài)二氧化錳的吸附能力強(qiáng)于凝聚后的二氧化錳。

4.5.3 水分對(duì)降解率的影響

經(jīng)實(shí)際的試驗(yàn)及計(jì)算的出4g的濕新生態(tài)二氧化錳相當(dāng)于1.25g干二氧化錳。

取2個(gè)燒杯400ml，加入等量150m l的標(biāo)準(zhǔn)苯胺溶液，調(diào)節(jié)pH至5.0加入1.25g干二氧化錳、4g濕新生態(tài)二氧化錳，磁力攪拌1.5h，減壓過(guò)濾，調(diào)pH至1.5—2.0，分別加入 1滴5%的亞硝酸鈉溶液，搖勻，放置3min，加入顯色劑1ml，搖勻放置 30min，于545nm波長(zhǎng)處，用10mm比色皿，以水作為參比測(cè)量吸光度。平行試驗(yàn)3次。

結(jié)果如下：

圖1 pH對(duì)降解率的影響

圖2 投加量對(duì)降解率的影響

表3 水分含量不同時(shí)的降解率

結(jié)果分析：

干二氧化錳是在壓力為101MPa，溫度為124度下經(jīng)過(guò)24小時(shí)的恒溫烘干得到的，結(jié)果表明濕新生態(tài)二氧化錳比干二氧化錳對(duì)苯胺廢水的降解效果好。

5 結(jié)語(yǔ)

降解苯胺廢水的最佳條件是：在pH=5，新制的新生態(tài)二氧化錳投加量為26.7g/l降解苯胺廢水效果最好、降解率最高。

[1]張立珠.新生態(tài)二氧化錳對(duì)水中有機(jī)污染物的強(qiáng)化去除作用.哈爾濱工業(yè)大學(xué).2008.06.

[2]張慶敏,趙容朋.新生態(tài)MnO2的制備方法及表征研究.資源節(jié)約與環(huán)保.2013.07.

[3]奚旦立,孫裕生,劉秀英.環(huán)境監(jiān)測(cè)（第三版）,2004,118-123.