研究载锰氧化物沸石对甲醛废水处理

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摘 要:本文首先利用实验模拟载锰氧化物沸石去除甲醛的过程,然后根据实验结果总结了载锰氧化物沸石对甲醛去除的机制。旨在明确载锰氧化物沸石去除甲醛的原理与具体规格,从而更为准确的实现对甲醛废水的处理,维护自然生态环境健康。

关键词:载锰氧化物沸石;甲醛废水;处理

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

实验仪器部分:光度计选择TAS-986型号的原子吸收分光光度计和Agilen-t8453型号的紫外分光光度计,扫描电镜选择S4800型号的,光谱仪选择NICOLET380型号的傅里红外光谱仪,pH计选择PHS-3D型号的雷磁pH计,以及振荡器选择SHZ-88型号的双功能水浴恒温振荡器。

实验试剂部分:准备40目到60目左右的人造沸石,然后配置高锰酸钾、油酸、甲醛、氢氧化钠、验算、乙酰丙酮等分析纯,最后准备足够多的蒸馏水。

1.2 制备甲醛去除剂

在100ml容量的烧杯中加入40ml浓度为0.40mol/L的高锰酸钾溶液,再加入1.0g的人造沸石,搅拌30min之后逐滴加入5.0ml的油酸,最后将制备完成的所有液体用50ml的聚四氟乙烯内衬反应釜装起来,按照温度120℃、12h的指标设定进行反应。反应完成之后,对得到的反应后液体进行冷却处理,待液体冷却至室温之后进行抽滤操作,再用蒸馏水和无水乙醇洗涤,最后在60℃的温度下干燥10h获取棕黑色产品。重复上述步骤,制备锰氧化物、载锰氧化物沸石各10g,做对比实验使用。

1.3 甲醛去除实验过程

1.3.1 实验一:选择甲醛去除剂

准备三只规格容量同样大小的碘量瓶,分别在瓶a、b、c中加入0.5g的人造沸石、锰氧化物以及载锰氧化物沸石,再分别向瓶中加入50ml的浓度为1%的甲醛溶液,在298K、140r/min的条件下恒温水浴振荡24小时。振荡完毕之后的液体进行过滤处理,对过滤后的液体进行甲醛浓度测量,同时利用准备好的分光光度计测量液体中的锰含量。

1.3.2 实验二:pH值对甲醛去除效果的影响

在准备好的250ml碘量瓶中,加入0.1g的载锰氧化物沸石。再分别向瓶中加入50ml的浓度为1%的甲醛溶液,利用盐酸和氢氧化钠调节液体的酸碱度,之后重复上述舒颜步骤,在298K、140r/min的条件下恒温水浴振荡12小时,测量过滤后溶液中的甲醛和锰浓度。

1.3.3 实验三:甲醛去除剂的性能和利用率分析

试剂准备步骤与上述实验相同,通过盐酸和氢氧化钠调节液体的酸碱度为设定值6.0,再将溶液置于298K、140r/min的条件下恒温水浴振荡24小时,测量过滤后溶液中的甲醛和锰浓度。之后对过滤得到的滤渣进行干燥处理,持续在60℃的温度下干燥10h,得到的干燥物质继续重复甲醛去除步骤,循环往复之后判定甲醛去除机的利用率和性能。

2 结果与讨论

2.1 甲醛去除剂的选择要点

上述实验一中,人造沸石、锰氧化物以及载锰氧化物沸石分别对甲醛的去除效果,如下:锰氧化物对于甲醛的去除效果要高于人造沸石,但在最终得到的溶液中,测得的锰含量较高。将锰氧化物与人在沸石将结合,能够得到载锰氧化物沸石,载锰氧化物沸石的甲醛去除效果又要高于锰氧化物,且获取到的最终溶液中的锰含量要远低于锰氧化物,这是因为在锰氧化物沸石不仅能够实现对甲醛的催化和氧化,同时还能通过沸石实现对甲醛和锰离子的吸附,有效提高了甲醛的去除效率,意味着在一定程度上降低了甲醛去除剂的制备成本。

2.2 pH对甲醛去除效果的影响

实验二所得的实验结果,如下:当pH值为2到9区间范围内时,载锰氧化物沸石对于溶液中甲醛含量的去除效果最好;当pH=6时,此时甲醛的去除效率最大,也就是说,最佳的甲醛去除环境为pH=6;反应后的溶液pH值稳定在6到7之间,意味着反应过程中发生了中和反应,甲醛经过反应之后转化成了水和二氧化碳。

2.3 甲醛去除剂循环利用性能评价

根据实验三的实验结果如下:当循环次数保持在3次及3次以内时,可以看出载锰氧化物沸石对于甲醛的去除效果十分优越,能够保证去除量达到3500mg/g以上,且反应后获取的溶液中,锰的含量也不高。当循环次数达到4次及4次以上时,载锰氧化物沸石对于甲醛的去除效率较低,且由于循环使用次数过多,在锰氧化物沸石中的锰氧化物催化性降低,导致反应过程中氧化反应比例增多,进而造成消除反应获取的溶液中锰含量的增大。

3 总结

综上所述,经过本次实验,明确了载锰氧化物沸石对甲醛废水处理的要点:锰氧化物能够通过水热法附着于人造沸石之上,存在甲醛消除效率更高,反应后溶液中锰含量更低的优点,并且具有循环利用的高效性能,能够作为甲醛废水处理的有效试剂,降低甲醛废水中的甲醛含量,保护生态环境健康。

参考文献:

[1]李晶,贾冬梅.载锰氧化物沸石沸石对甲醛废水处理研究[J].应用化工,2015(08):1396-1398.

[2]周會勇,孙振兴,周波.甲醛废水除醛预处理技术研究及应用[J].煤炭加工与综合利用,2016(02):24-28.

[3]左卫元,仝海娟,李健,陈盛余,史兵方.锰氧化物改性离子交换树脂对甲醛的吸附研究[J].无机盐工业,2017(01):15-18.

作者简介:

刘强,在美克化工股份有限公司工作,专科学历,现任双甲车间值班长。

魏泉仪,新疆美克化工股份有限公司,本科学历,现在双甲车间任值班长一职。

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