水铝钙石对电镀废水中阴离子表面活性剂的去除影响龚娴;张吴;相明雪;章萍【摘要】在实验室模拟电镀废水的条件下,以水铝钙石(CaAl-Cl-LDH)为吸附材料,以十二烷基硫酸钠(SDS)为阴离子表面活性剂的代表,结合XRD、SEM、FT-IR测试表征手段,考察了SDS溶液初始浓度、初始pH以及共存重金属离子对CaAl-Cl-LDH去除SDS的影响行为.结果表明:SDS初始浓度为0.060 mol·L-1时,最大去除量为3.88 mmol·g-1;pH为11,可形成具有良好层状结构的CaAl-SDS-LDH.此外,溶液中的共存重金属离子会促进CaAl-Cl-LDH对SDS的去除,CaAl-Cl-LDH可作为实际电镀废水中高效去除阴离子表面活性剂的新型环境材料.%CaAl-layered double hydroxide(CaAl-LDH)was used as the adsorbent to treat the sodium dodecyl sulfate(SDS)from electroplating wastewater. Batch experiments were carried out to study the effects of initial SDS concentration solution,pH and co-existence heavy metal ions on the adsorption of SDS. Before and after the adsorp-tion,the CaAl-LDH was characterized with Fourier transform infrared spectrometry(FTIR),X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy (SEM ). The results showed that the SDS removal by CaAl-LDH reached 3 . 88 mmol·g-1 when the initial SDS concentration was 0. 060 mol·L-1 . The original pH at 11 had impact on forming a good layered structure of CaAl-SDS-LDH. In addition,the effect of common co-existence heavy metal ions in wastewater on the adsorption was investigated with promotion function by heavy metal ions. This study presented a new type of environmentalmaterials for efficient removal anionic surfactants in electroplating wastewater.【期刊名称】《南昌大学学报（工科版）》【年(卷),期】2017(039)004【总页数】6页(P320-325)【关键词】水铝钙石(CaAl-Cl-LDH);电镀废水;阴离子表面活性剂;SDS;影响因素【作者】龚娴;张吴;相明雪;章萍【作者单位】南昌大学资源环境与化工学院,江西南昌330031;南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室,江西南昌330031;江西省南昌市环境监测站,江西南昌330038;江西省南昌市环境监测站,江西南昌330038;南昌大学资源环境与化工学院,江西南昌330031;南昌大学资源环境与化工学院,江西南昌330031;南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室,江西南昌330031【正文语种】中文【中图分类】X703电镀废水排放量大，污染物含量高，对生态及人类健康已构成极大威胁[1-2]。
目前国内外对电镀废水的处理与监控主要集中于重金属离子的去除[3-4]，而对电镀废水中因乳化除蜡、除油等工艺产生的表面活性剂等有机物的处理却鲜有报道。
我国GB 21900—2008《电镀污染物排放标准》中规定CODCr限值为80 mg·L-1，当前大多数企业的有机污染物排放很难稳定达标。
目前针对有机废水的处理方法主要有吸附法[5]、化学沉淀法[6]、膜处理法[7]、絮凝法[8]和生物法[9]等，其中吸附法因其工艺成熟、操作简便、吸附剂可回收利用且无二次污染而被广泛应用。
然而，传统吸附剂因其价格昂贵、投加量大以及使用寿命短等缺陷阻碍其在废水处理领域的发展。
因此，寻求一种合成容易、成本低廉、去除效果优良的新型吸附剂材料成为当前该领域的研究重点。
层状双金属氢氧化物(layer double hydroxides，简称LDHs)因其具有较大的比表面积、层间离子可交换性及特殊的“记忆效应”等特性作为吸附剂材料而备受关注[10-11]。
Friedel盐(即水铝钙石，简写CaAl-Cl-LDH)是水泥混凝土在海水环境中形成的铝酸钙化合物，具有典型的LDH层状结构，其分子式为Ca4Al2(OH)12Cl2(H2O)4[12]。
本课题组前期已成功通过CaAl-Cl-LDH层间阴离子交换特性高效去除了水中甲基橙(MO)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)等有机阴离子[13-15]。
贾云生等在研究CaAl-LDH对磷酸根去除行为时发现，竞争性离子对去除目标污染物有较大影响[16]。
电镀废水除含表面活性剂外，主要污染成分为重金属离子，然而，目前考察电镀废水中重金属离子对CaAl-Cl-LDH吸附阴离子表面活性剂干扰行为的研究尚少。
因此，本文选取十二烷基硫酸钠(SDS)为阴离子表面活性剂的代表，利用XRD、FT-IR、SEM及溶液组分测定等分析手段，考察SDS溶液初始浓度、初始pH以及重金属离子(Zn2+、Cu2+、Ni2+等)共存等因素对CaAl-Cl-LDH去除SDS效果的影响，以期为实际电镀废水有机污染物的去除提供理论依据，并为水泥基材料应用于水环境污染控制与修复领域提供理论支持。
CaAl-Cl-LDH的制备：CaO(分析纯)和Al(OH)3(分析纯)按物质的量比3:2在1 350 ℃高温下通过固相反应获得铝酸三钙(C3A)[17]。
称取一定量的C3A，在氮气氛围保护下投入饱和氯化钙溶液中，55 ℃水浴振荡18 h后离心，所制的样品用超纯水洗涤数次，直至滤液用硝酸银滴定无白色沉淀生成，然后在105 ℃下烘干，研磨并过100目筛后备用。
实验室条件下模拟电镀废水，采用吸附实验考察不同因素对CaAl-Cl-LDH去除水中SDS的影响。
具体实验步骤如下：在单因素吸附实验时，分别将0.1 g的CaAl-Cl-LDH投加到20 mL一定浓度的SDS水溶液中，用NaOH和HNO3调节溶液初始pH值，或分别投加0.2 mol·L-1金属硝酸盐溶液(Zn(NO3)2、Cu(NO3)2、Ni(NO3)2、Pb(NO3)2、Cr(NO3)3)，然后将其放入25 ℃恒温水浴振荡器中振荡12 h后离心分离，取上清液测定SDS浓度；收集固体产物进行离心、干燥，并将初始浓度为0.2 mol·L-1下的产物命名为CaAl-SDS2，待后续的XRD、FT-IR、SEM等表征分析。
此外，针对不同SDS初始pH下所得固体产物分别命名为CaAl-SDS7、SDS9、SDS11、SDS12、SDS13。
SDS浓度采用紫外-可见光分光光度法测定，根据公式(1)计算吸附剂CaAl-Cl-LDH对模拟废水中SDS的吸附容量(qe)。
式中：qe为平衡吸附量，mg·g-1；C0和Ce为吸附初始和平衡时溶液中离子的质量浓度，mg·L-1；m为吸附剂的质量，g；V为溶液的体积，mL。
X射线衍射(XRD)分析采用DLMAX-2200射线衍射仪(日本理学公司)，波长、管电压与管电流分别为1.540 60 Å、40 kV、40 mA，扫描角度与速度分别为5°～65°、6°·min-1。
红外光谱(FT-IR)分析采用FT-IR 380红外光谱仪(美国赛默飞公司)，扫描范围4 000～400 cm-1。
扫描电镜(SEM)型号为Hitachi S-4800(日本电子JEOL公司)。
2.1.1 XRD分析图1(a)和(b)分别是CaAl-Cl-LDH和其去除0.2 mol·L-1SDS反应后产物(CaAl-SDS2)在5°～65°和2°～15° 2个范围下的XRD图谱。
从图(a)可以看出，CaAl-Cl-LDH的特征衍射峰对应的(002)晶面(d002=0.78 nm)、(004)晶面(d004=0.39 nm)和(006)晶面(d006=0.29 nm)与EVA数据库中Ca2Al(OH)6Cl(H2O)2(PDF 卡片78-1219)的XRD标准数据相一致，并且(110)晶面衍射峰强且尖锐，说明所制的原料为CaAl-Cl-LDH，且样品结晶度较高。
CaAl-Cl-LDH与SDS反应后的产物CaAl-SDS2在2θ为2.69°、3.14°、5.42°、6.54°、8.10°位置出现了若干个特征衍射峰，现已有研究指出CaAl-Cl-LDH与SDS反应后存在CaAl-SDS-LDH(图1(b)用“*”标注)和Ca-SDS-LDH(图1(b)用“#”标注)[15] 2种产物。
并且从表1CaAl-SDS2的d值和2θ 2个参数可以看出，相应的d值之间存在良好的倍数关系，说明2种产物均为层状结构；且对应的层间距分别为3.25和1.63 nm。
此外，从图1(b)可以看出，CaAl-SDS2中已没有CaAl-Cl-LDH的特征峰，说明CaAl-Cl-LDH完全参与了SDS的去除反应。
2.1.2 FT-IR分析图2分别为CaAl-Cl-LDH(a)和其去除0.2 mol·L-1 SDS后CaAl-SDS2(b)的FT-IR图。
如图中(a)所示，3 640和3 480 cm-1处为结构水中O--H伸缩振动的吸收峰；1 620 cm-1处为层间水弯曲振动的吸收峰；789和532 cm-1处为Al--O 伸缩振动的吸收峰。
CaAl-Cl-LDH的FT-IR图谱结果与其他文献报道[14]相一致。
而CaAl-Cl-LDH与SDS反应后，产物在2 920、2 852和1 409 cm-1处分别出现了C--H反对称伸缩振动吸收峰，C--H对称伸缩振动吸收峰和C--H弯曲振动吸收峰，791和532 cm-1处为Al--O伸缩振动的吸收峰；在1 210～1 240 cm-1处出现了S=O的特征吸收峰，由此可以推断出CaAl-Cl-LDH与SDS反应的产物中存在[Ca2Al(OH)6]+结构和SDS，说明CaAl-Cl-LDH可有效去除SDS，并与XRD结果一致。
