胡雪峰

（茂名高嶺科技有限公司廣東茂名525026）

鉬改性高嶺土在造紙廢水處理中的應用思考

胡雪峰

（茂名高嶺科技有限公司廣東茂名525026）

造紙廢水為較難降解的廢水，常規(guī)的絮凝法、生化法以及物理法極難達到較好的處理效果，外加化學氧化絮凝法、膜生物處理技術等方式處理的流程工藝極其復雜；因而費用低、操作簡便以及處理效果好的方式對造紙水廢水的處理來說至關重要。

電化學降解；高嶺土；造紙廢水

前言

本次主要將鉬改性高嶺土作為一種催化劑，通過電化學降解形式對造紙的廢水進行處理，操作簡單方便，且對于廢水的處理效果較好，同時通過分析造紙水催化劑負載離子的不同、礦化度以及初始的PH等對廢水處理的總體效果進行研究，現(xiàn)將全部內容整理如下：

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

氯化鈉、氯化鐵、氯化鈷、氯化銅、硫酸亞鐵銨、濃硫酸、氫氧化鈉、硫酸汞、磷酸二氫鈉、硫酸銀、重鉻酸鉀、硫酸鋁鉀以及鉬酸銨均為分析純；工業(yè)品，高嶺土。消解裝置選取多功能HB-I型；攪拌器型號為恒溫磁力85-2型；直流穩(wěn)壓電源為WYK-302B2；真空干燥箱型號為DZF-6050。

1.2 制備催化劑

將高嶺土混合適量的鉬酸銨與氫氧化鈉溶液，于80℃的恒溫中進行2h的攪拌，抽濾后晾干固體[1]。于60℃下實行真空干燥，在600℃溫度中焙燒4h，便可得出鉬改性高嶺土催化劑。鉬酸銨、氫氧化鈉及高嶺土的比例保持不變，于其中加入適當比例的磷酸二氫鈉，其處理的方式與上述相同，便可得到鉬-磷改性高嶺土催化劑。

1.3 降解造紙水

經電化學進行催化，于容量在500mL，溫度在25℃的電解池中實施，其中電極應用的面積在19.2cm（26cm×3.2cm）的石墨電極，且兩平行的電極均垂直固定于圓柱體內，如圖1所示。

圖1 實驗裝置圖

將150mL的造紙水加入250mL的水待稀釋后將其注入到電解池內，對溶液PH值進行調節(jié)，同時加入一定的催化劑，對磁力攪拌器進行調節(jié)，將其轉速設定為200r/min，電壓設定在10V，而溫度則控制在25℃[2]，進行一定時間的電解后停止反應，對化學需氧量進行測定。

2 結果

2.1 磷對造紙廢水COD的影響

當pH值為7，電壓為10V，且體系溫度在25℃時，催化劑為鉬-磷改性高嶺土時，COD去除幾率與鉬改性高嶺土相比要高，具體研究結果如下：當反應時間在10min時，鉬-磷改性高嶺土對COD的降解在1200mg/L-1；鉬改性高嶺土為1300mg/L-1，當反應時間在20min時，鉬-磷改性高嶺土對COD的降解在1050mg/L-1；鉬改性高嶺土為1280mg/L-1；當反應時間在30min時，鉬-磷改性高嶺土對COD的降解在1150mg/L-1；鉬改性高嶺土為900mg/L-1；當反應時間在40min時，鉬-磷改性高嶺土對COD的降解在800mg/L-1；鉬改性高嶺土為1100mg/L-1，且在反應40min之后，COD的去除率依次為49%、34%，得出鉬-磷改性高嶺土催化劑的活性與鉬改性高嶺土比較要高。推測可得出可能因應用磷改性高嶺土過程中，在體系內的磷酸根代替了高嶺土AL2（OH）6結構中的OH-[3]，進而導致高嶺土晶體的相關結構出現(xiàn)了變化，增大了孔隙率，同時孔結構比較明顯，對催化劑的活性提高極為有利。

2.2 降解中對造紙廢水COD的影響

當電壓在10V、體系溫度為25℃以及pH值為7時，負載金屬離子前后在降解造紙水COD中的影響。當反應時間在10min時，鉬-磷改性高嶺土對COD的降解在1200mg/L-1；鉬-磷改性高嶺土+負載金屬離子為900mg/L-1，當反應時間在20min時，鉬-磷改性高嶺土對COD的降解在1150mg/L-1；鉬-磷改性高嶺土+負載金屬離子為600mg/L-1；當反應時間在30min時，鉬-磷改性高嶺土對COD的降解在900mg/L-1；鉬-磷改性高嶺土+負載金屬離子為450mg/L-1；當反應時間在40min時，鉬-磷改性高嶺土對COD的降解在850mg/L-1；鉬-磷改性高嶺土+負載金屬離子為350mg/L-1，得出當電解時間在40min時，造紙水COD的取出幾率在75%，但催化劑為鉬-磷改性高嶺土時，其去除率在50%；當催化劑為鉬-磷改性高嶺土金屬鐵負載時，COD去除的幾率高，究其原因或許是因為在造紙水氧化電催化中出現(xiàn)了Fenton反應，而三價鐵離子電解時得到電子，進而變?yōu)槎r鐵離子，其后和電極形成的過氧化氫出現(xiàn)Fenton反應最后形成·OH[4]。其中·OH為氧化性極強的自由基，在有機物的氧化作用中具有較顯著的效果；同時Fenton反應中出現(xiàn)的·OH能夠推動廢水進行降解，進而使COD下降明顯。

2.3 初始PH對造紙廢水COD的影響

當體系溫度在25℃，電壓在10V時，催化劑為負載鐵離子改性高嶺土。當pH值在4的時候，COD值下降的情況最為明顯，在40min內，COD的值由1620mg/L下降到76mg/L，其去除幾率在96%；同時隨初始pH值的不斷增高，COD的去除幾率確不斷下降，表明在造紙水廢電化學的降解中，初始pH溶液在廢水降解中的作用顯著，對其原因進行推測可得出：①溶液pH對Fenton反應速率產生了影響，并對自由基的數(shù)量造成了影響；②在酸性條件下，羥基自由基的氧化活性高，更容易對反應當中的有機物進行氧化，同樣在此情況下，羥基自由基也更容易產生[5]。因而可得出當pH在4時，鉬-磷改性高嶺土金屬負載催化劑降解與催化作用最好，詳見表1。

表1 造紙水初始pH對于COD的影響分析

2.4 不同金屬離子負載對造紙水COD的影響

在同樣的條件下，負載鐵離子、銅離子以及鈷離子對廢水COD的影響如下：鉬-磷改性+鐵離子催化劑能夠使COD值下降的表現(xiàn)最為顯著，其去除率在96%，但鈷離子的去除幾率在67%，銅離子則為61%，由此表明負載鐵離子的催化性能與鈷離子、銅離子相比明顯要優(yōu)得多。

2.5 造紙水中氯化鈉對COD的影響

在體系溫度、pH以及電壓與上述研究相同的條件下，當造紙水中加入適量的氯化鈉之時，40min后，COD的值由1620mg/L降低至113mg/L，其去除率在94%；若不添加氯化鈉時，則其去除率在77%。由此可知，如果體系當中加入合適劑量的氯化鈉時，造紙廢水降解的效果作為明顯，對其進行推測，可得出：因體系內的氯離子形成了氧化性能極強的氯酸根離子以及次氯酸根離子。其反應時為：

3 結語

本次研究中，將催化劑選取為鉬改性高嶺土，并利用化學降解的形式對造紙的廢水實施處理，經本次研究結果得出，若造紙水原始的pH值在4時，負載鐵離子催化劑在改性高嶺土中的COD去除幾率高達90%之上。

[1]王瑩，侯黨社，韓莉萍，馬紅竹.鉬改性高嶺土在造紙廢水處理中的應用[J].應用化工，2011，45（06）：1112～1114.

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[3]王瑩，侯黨社，韓莉萍，馬紅竹.釩改性催化劑的制備及其在造紙廢水處理中的應用[J].化工科技，2011，19（06）：37～40.

[4]李凱華，程宏飛，杜貝貝，徐紅衛(wèi).非金屬礦物在造紙行業(yè)中的應用進展[J].中國非金屬礦工業(yè)導刊，2016，18（01）：3～8+15.

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1004-7344（2016）28-0328-02

2016-9-21

胡雪峰（1984-），男，碩士研究生，主要從事環(huán)境礦物材料研究、非金屬礦物材料開發(fā)和加工等方面研究工作。