油酸鈉(標(biāo)記為NaOL,下同)是一種廣泛應(yīng)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(duì)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(xué)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(huán)系統(tǒng)中持續(xù)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(xì)粒表面,對(duì)于尾礦資源二次開發(fā)利用帶來極大干擾;未沉淀的C17H32COO-隨循環(huán)水進(jìn)入浮選體系造成浮選體系藥劑量的波動(dòng),使目的礦物浮選指標(biāo)變差｡因此,研究脫除選礦廢水中油酸根對(duì)于選礦廢水的凈化､循環(huán)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(duì)有機(jī)或無機(jī)離子具有吸附作用,廣泛用于有機(jī)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(duì)于利用鈉化､有機(jī)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(guān)研究鮮見報(bào)道｡吸附過程的影響因素包括吸附劑､吸附質(zhì)､溫度､時(shí)間､pH､濃度等｡其中pH對(duì)有機(jī)改性膨潤土的穩(wěn)定性有影響,酸性條件下有機(jī)膨潤土的穩(wěn)定性均下降,中､堿性條件下有機(jī)膨潤土的穩(wěn)定性提高[9],但在酸性條件的范圍內(nèi),不同pH對(duì)吸附的影響不同,仍有待具體明確,從而準(zhǔn)確指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用文獻(xiàn)[10]研究了油酸鈉改性對(duì)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(jī)化度先增大后減小,說明在黏土礦物吸附油酸根時(shí)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(duì)油酸根的最佳吸附pH,通過紅外光譜測(cè)試､掃描電鏡觀察吸附產(chǎn)物的微觀形貌,結(jié)合熱力學(xué)計(jì)算對(duì)其吸附行為進(jìn)行解釋｡

　　1 材料與方法

　　1.1 鈣基蒙脫石提純及改性

　　實(shí)驗(yàn)用鈣基蒙脫石(標(biāo)記為Ca-Mont,下同)為遼寧阜新某鈣基膨潤土經(jīng)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(jí)分級(jí)提純所得10mm溢流產(chǎn)品｡取十六烷基三甲基溴化銨(分析純,標(biāo)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(nèi)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(zhuǎn)速210r/min)攪拌3h｡采用自制微型真空過濾器分離出固體物質(zhì),用蒸餾水洗滌4~5次,用0.01mol/L的AgNO3(分析純)溶液檢驗(yàn)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(nèi)冷卻至室溫,經(jīng)研磨可得十六烷基三甲基溴化銨改性膨潤土(標(biāo)記為CTAB-Ca-Mont,下同)｡

　　采用島津6100型X射線衍射儀對(duì)改性前､后蒙脫石的礦物組成進(jìn)行分析,測(cè)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(duì)Ca-Mont進(jìn)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(qiáng)度比后者在2θ=4.48°處特征峰的強(qiáng)度略高,且特征峰位置出現(xiàn)偏移,對(duì)應(yīng)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(fā)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(jī)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(jìn)入Ca-Mont層間后形成分配相繼而產(chǎn)生的分配吸附｡

　　1.2 吸附實(shí)驗(yàn)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(jìn)行油酸鈉吸附實(shí)驗(yàn),通過吸光度變化表征不同條件下蒙脫石對(duì)NaOL的吸附率;通過紅外光譜測(cè)定RCOO-在Ca-Mont和CTAB-Ca-Mont上的吸附狀態(tài);通過掃描電鏡觀察吸附產(chǎn)物的微觀形貌;并根據(jù)熱力學(xué)分析RCOO-的吸附機(jī)理｡

　　式中:A為油酸鈉的吸附率;Ce 為平衡時(shí)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(guān)鍵在于吸附后油酸根濃度的檢測(cè)｡文獻(xiàn)[11]研究了在pH7~11.5時(shí),以尼羅藍(lán)為指示劑,采用可見光分光光度計(jì)測(cè)定油酸鈉溶液的光密度,計(jì)算0.5×10-4 ~3.5×10-4mol/L的油酸鈉濃度,但尼羅藍(lán)較昂貴,且純度不一｡文獻(xiàn)[12]根據(jù)油酸鈉與其完全燃燒生成CO2 之間質(zhì)量的線性關(guān)系,采用定容､氣體循環(huán)燃燒法定量測(cè)定捕收劑油酸鈉的方法,在本實(shí)驗(yàn)中需將吸附前后油酸鈉溶液低溫烘干再進(jìn)行測(cè)試,可操作性較差｡文獻(xiàn)[13]采用兩相滴定法,標(biāo)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(chǎn)生有毒物質(zhì)｡

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

　　表1中油酸鈉溶液中各組分平衡反應(yīng)方程中,RCOO— 的加質(zhì)子反應(yīng)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(shí)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(dāng)體系中RCOOH(l)的濃度發(fā)生變化時(shí),對(duì)應(yīng)溶液的吸光度值發(fā)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(jì)､4mL石英比色皿,在紫外波長范圍內(nèi)掃描不同濃度的油酸鈉對(duì)應(yīng)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(qiáng)吸收波長λmax｡實(shí)驗(yàn)測(cè)得,不同濃度的油酸鈉溶液在225nm處均出現(xiàn)最強(qiáng)吸收峰,即λmax =225nm｡在225nm下,測(cè)得不同濃度對(duì)應(yīng)的吸光度值,并據(jù)此繪制油酸鈉濃度與吸光度關(guān)系曲線,見圖2｡具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)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(duì)應(yīng)關(guān)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(duì)應(yīng)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(jì),測(cè)量不同油酸鈉溶液吸光度(A),測(cè)定濃度低于100mg/L的油酸鈉濃度｡

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