?　　油酸鈉(標記為NaOL,下同)是一種廣泛應用的選礦捕收劑,其捕收硅酸鹽礦物主要是油酸根(C17H32COO-)在一定pH的礦漿體系中對于礦物的捕收主要依靠其形成離子-分子締合物,與礦物暴露出的金屬離子(Al3+?Ca2+等)形成化學吸附,繼而疏水上浮[1,2]?浮選過程中為了捕收目的礦物,油酸鈉不斷添加,使其在選礦廠浮選水循環系統中持續富集,部分C17H32COO-與水中含有的鈣?鎂鹽類生成不溶性絮狀沉淀覆蓋于浮選尾礦細粒表面,對于尾礦資源二次開發利用帶來極大干擾;未沉淀的C17H32COO-隨循環水進入浮選體系造成浮選體系藥劑量的波動,使目的礦物浮選指標變差?因此,研究脫除選礦廢水中油酸根對于選礦廢水的凈化?循環具有重要意義?

　　蒙脫石或改性蒙脫石具有較大層間距?比表面積,對有機或無機離子具有吸附作用,廣泛用于有機大分子鏈的插層?改性?過濾和吸附[3,4]?因而可以考慮用蒙脫石或改性蒙脫石吸附選礦廢水中過量的C17H32COO-?

　　對于利用鈉化?有機化改性蒙脫石吸附廢水 中COD?氨氮?色素?金屬離子等的研究很多[5-8],而利用蒙脫石吸附選礦廢水中C17H32COO-的有關研究鮮見報道?吸附過程的影響因素包括吸附劑?吸附質?溫度?時間?pH?濃度等?其中pH對有機改性膨潤土的穩定性有影響,酸性條件下有機膨潤土的穩定性均下降,中?堿性條件下有機膨潤土的穩定性提高[9],但在酸性條件的范圍內,不同pH對吸附的影響不同,仍有待具體明確,從而準確指導實際應用文獻[10]研究了油酸鈉改性對凹凸棒黏土理化性能的影響,在pH2~8,隨pH的增加凹凸棒黏土有機化度先增大后減小,說明在黏土礦物吸附油酸根時存在可能最佳吸附pH?

　　本文研究了弱酸性和酸性條件下,鈣基蒙脫石和十六烷基三甲基溴化銨改性鈣基蒙脫石對油酸根的最佳吸附pH,通過紅外光譜測試?掃描電鏡觀察吸附產物的微觀形貌,結合熱力學計算對其吸附行為進行解釋?

　　1 材料與方法

　　1.1 鈣基蒙脫石提純及改性

　　實驗用鈣基蒙脫石(標記為Ca-Mont,下同)為遼寧阜新某鈣基膨潤土經浸泡(24h)?攪拌?除砂,在不同壓力下采用150mm?75mm?50mm?25mm?10mm小錐角水力旋流器逐級分級提純所得10mm溢流產品?取十六烷基三甲基溴化銨(分析純,標記為CTAB,下同),用自制一次蒸餾水(pH6.3)室溫下配制0.01mol/L水溶液;Ca-Mont在105℃下烘干4h,干燥器內冷卻至室溫備用,取鈣基蒙脫石60g加入250mL?0.01mol/L十六烷基三甲基溴化銨溶液,于60℃恒溫水浴油水浴鍋中(轉速210r/min)攪拌3h?采用自制微型真空過濾器分離出固體物質,用蒸餾水洗滌4~5次,用0.01mol/L的AgNO3(分析純)溶液檢驗濾液中Br-,直至濾液無白色混濁?將所得改性蒙脫石在75℃下烘干,置于玻璃干燥器內冷卻至室溫,經研磨可得十六烷基三甲基溴化銨改性膨潤土(標記為CTAB-Ca-Mont,下同)?

　　采用島津6100型X射線衍射儀對改性前?后蒙脫石的礦物組成進行分析,測試條件:電壓,40kV;電流,30mA;靶型,Cu靶;起止角,3°~65°;掃描速度:10°/min;步長:0.04°?其XRD圖譜見圖1?采用EVA全譜擬合法對Ca-Mont進行礦物半定量分析,蒙脫石,99.2%;方石英,0.8%?

　　圖1中,Ca-Mont與CTAB-Ca-Mont的X衍射圖譜相似,但前者在2θ=5.96°處特征峰的強度比后者在2θ=4.48°處特征峰的強度略高,且特征峰位置出現偏移,對應蒙脫石的晶面間距不同?Ca-Mont中(001)晶面間距為1.54nm(2θ=5.96°)?CTAB-Ca-Mont的X衍射圖譜中主衍射峰向小角度發生偏移,其(001)晶面間距為2.12nm(2θ=4.48°),說明隨CTAB的插層,使Ca-Mont的層間距增大?而CTAB改性Ca-Mont的主要機理在于CTAB失去Br- 并與蒙脫石層間金屬離子形成離子交換和CTAB進入Ca-Mont層間后形成分配相繼而產生的分配吸附?

　　1.2 吸附實驗及表征

　　分別取Ca-Mont與CTAB-Ca-Mont各0.15g,在弱酸性(pH6~6.5)?酸性(pH<6)條件下進行油酸鈉吸附實驗,通過吸光度變化表征不同條件下蒙脫石對NaOL的吸附率;通過紅外光譜測定RCOO-在Ca-Mont和CTAB-Ca-Mont上的吸附狀態;通過掃描電鏡觀察吸附產物的微觀形貌;并根據熱力學分析RCOO-的吸附機理?

　　式中:A為油酸鈉的吸附率;Ce 為平衡時油酸鈉溶液的濃度;C0 為初始油酸鈉溶液的濃度?

　　吸附前后油酸鈉溶液中油酸根濃度的表征關鍵在于吸附后油酸根濃度的檢測?文獻[11]研究了在pH7~11.5時,以尼羅藍為指示劑,采用可見光分光光度計測定油酸鈉溶液的光密度,計算0.5×10-4 ~3.5×10-4mol/L的油酸鈉濃度,但尼羅藍較昂貴,且純度不一?文獻[12]根據油酸鈉與其完全燃燒生成CO2 之間質量的線性關系,采用定容?氣體循環燃燒法定量測定捕收劑油酸鈉的方法,在本實驗中需將吸附前后油酸鈉溶液低溫烘干再進行測試,可操作性較差?文獻[13]采用兩相滴定法,標定吸附油酸鈉的粘土離心清液中油酸鈉濃度,該法用到氯仿(三溴甲烷)遇光分解可產生有毒物質?

　　25℃?濃度小于2×10-4mol/L時,油酸鈉的溶解組分及其平衡常數[14,15],見表1?

　　表1中油酸鈉溶液中各組分平衡反應方程中,RCOO— 的加質子反應生成RCOOH(l)難溶于水,在油酸鈉溶液體系中,RCOOH(l)以分子締合物形式存在?25℃ 時RCOOH(l) 濃度不受pH 的影響?RCOOH(l)濃度影響油酸鈉水溶液的吸光度值,當體系中RCOOH(l)的濃度發生變化時,對應溶液的吸光度值發生變化,從而影響油酸根的濃度?

　　用一次蒸餾水(pH 6.5)配制0?25?50?75和100mg/L油酸鈉溶液,靜置6h?取25?50?75和100mg/L油酸鈉溶液,以一次蒸餾水為參比溶液,采用UV756CRT型紫外可見光分光光度計?4mL石英比色皿,在紫外波長范圍內掃描不同濃度的油酸鈉對應紫外吸收光譜,比較不同濃度油酸鈉溶液紫外吸收光譜即可得油酸鈉最強吸收波長λmax?實驗測得,不同濃度的油酸鈉溶液在225nm處均出現最強吸收峰,即λmax =225nm?在225nm下,測得不同濃度對應的吸光度值,并據此繪制油酸鈉濃度與吸光度關系曲線,見圖2?具體參見污水技術資料更多相關技術文檔。

　　λ=225nm條件下,以一次蒸餾水為參比溶液,油酸鈉濃度(C)與吸光度(A)具有較好的線性對應關系?通過線性擬合方法可得擬合曲線,并可得擬合線性方程,對應擬合方差R2 =0.99936,其方程為:C =132.91259A-14.1803 (1)方程(1)可用于采用UV756CRT型紫外可見光分光光度計,測量不同油酸鈉溶液吸光度(A),測定濃度低于100mg/L的油酸鈉濃度?

詳情請下載：改性鈣基蒙脫石酸性條件下吸附油酸鈉