原位生成氫氧化鎂對水溶液中木質(zhì)素磺酸鈉的吸附性能研究.pdf

1、木質(zhì)素磺酸鈉(Sodium Lignosulfonate，SLSN)作為一種傳統(tǒng)型表面活性劑，常被作為驅(qū)油劑應(yīng)用于油田生產(chǎn)過程中以提高原油的采收率，在此過程中，會產(chǎn)生大量的含有表面活性劑的廢水。如果大量的表面活性劑存在于水體中，會引起生態(tài)系統(tǒng)短期或長期的變化，對水生動植物和人類都有較大危害，該類廢水在排放之前必須經(jīng)過有效的處理。本文采用可溶性鎂鹽在堿性條件下原位生成氫氧化鎂(Mg(OH)2)納米顆粒作為吸附劑，處理含有SLSN的模擬廢水

2、。原位生成的Mg(OH)2納米顆粒具有粒徑小、比表面積大的特性，同時顆粒表面帶有正電荷，通過強的靜電作用能夠有效的吸附帶負電荷的SLSN。本文主要研究了不同吸附條件下例如可溶性鎂鹽的投加量、溶液pH、SLSN的初始濃度、接觸時間、溫度和共存的競爭陰離子對SLSN吸附性能的影響;利用掃描電子顯微鏡(SEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、X-射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)和Zeta電勢等測試手段對Mg(OH)2納米

3、顆粒吸附SLSN前后的表面形態(tài)、內(nèi)在結(jié)構(gòu)和表面特性進行了表征，結(jié)合Visual MINTEQ化學(xué)平衡模擬軟件對其吸附機理進行了深入的探討。研究結(jié)果表明:
　　(1)在堿性條件下原位生成無定形的Mg(OH)2納米顆粒，除了氫氧化鈉(NaOH)外，氫氧化鈣(Ca(OH)2)也可以作為堿，創(chuàng)造堿性環(huán)境原位生成Mg(OH)2納米顆粒，相比于NaOH，Ca(OH)2價廉易得，在實際工業(yè)廢水處理中可以降低處理成本，且同樣能夠達到較好的處理效果

4、。
　　(2)XRD結(jié)果可以看出基線低平且峰形尖銳，表明原位生成的Mg(OH)2納米顆粒具有較高的純度，吸附反應(yīng)發(fā)生后，由于SLSN分子吸附在Mg(OH)2顆粒表面，導(dǎo)致衍射峰強度變?nèi)酢?br>　　(3)對照吸附前后的FT-IR譜圖，吸附了SLSN的譜圖上出現(xiàn)了S=O和SO32-—基團的特征吸收峰，結(jié)果證實了SLSN分子確實吸附在Mg(OH)2納米顆粒表面上了。
　　(4)研究結(jié)果表明原位生成的Mg(OH)2納米顆粒對SLS

5、N具有很好的吸附效果，可溶性鎂鹽的投加量、溶液的pH值、接觸時間以及溫度對SLSN的吸附效果有很大影響，吸附實驗的最佳pH值為10.5，可溶性鎂鹽的最佳投加量為2.0 g/L，接觸時間90 s即可達到吸附平衡，且SLSN的吸附率可達90％以上。
　　(5)Visual MINTEQ化學(xué)平衡模擬軟件分析數(shù)據(jù)表明可溶性鎂鹽隨溶液pH值的改變會呈現(xiàn)出不同的存在形態(tài)例如Mg2+，MgOH+和Mg(OH)2，由于表面電荷密度的改變，這些不同

6、的存在形態(tài)對SLSN的吸附起著至關(guān)重要的作用。
　　(6)利用Langmuir和Freundlich兩個經(jīng)典的吸附等溫模型對實驗數(shù)據(jù)進行擬合，發(fā)現(xiàn)Freundlich吸附等溫線能更好地描述SLSN的吸附行為，SLSN分子在Mg(OH)2納米顆粒上的吸附行為屬于多層吸附;熱力學(xué)研究表明，原位生成的Mg(OH)2納米顆粒對SLSN的吸附是放熱反應(yīng)，溫度升高不利于吸附反應(yīng)的進行。
　　(7)解吸實驗表明，解吸后的SLSN的分子結(jié)構(gòu)

7、未發(fā)生明顯變化，可以對其進行回收利用。
　　(8)廢水中通常都會共存著一些競爭陰離子例如NO3-，HCO3-，H2PO4-和SO42-，我們考察了這些競爭陰離子的存在對SLSN吸附效率的影響，結(jié)果表明NO3-，HCO3-和H2PO4-的存在對SLSN的吸附效率沒有產(chǎn)生明顯的改變，而SO42-的存在會使SLSN的吸附效率略微降低，表明原位生成的Mg(OH)2納米顆粒對SLSN具有很高的吸附選擇性，共存的競爭陰離子不會對SLSN吸附效