電鍍廢水中有機LDH的即時合成及對污染物的共去除

《電鍍廢水中有機LDH的即時合成及對污染物的共去除》是依託上海大學，由阮秀秀擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電鍍廢水中有機LDH的即時合成及對污染物的共去除
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：阮秀秀
• 依託單位：上海大學

中文摘要

電鍍廢水組分複雜，重金屬離子、陰離子表面活性劑、難降解有機物等多種污染物共存。常規的水處理工藝難以同時、高效地去除多種污染物。本研究根據以廢治廢的思想，利用電鍍廢水中存在的重金屬陽離子和陰離子表面活性劑，通過投加M2+和M3+（Mg2+/Al3+或Ca2+/Al3+），採用共沉澱法即時合成多元有機LDH層間化合物；並利用有機LDH特殊的層間有機相結構吸附共存的有機物，實現多種污染物的共去除和廢水的自淨化。本研究以提高重金屬陽離子、陰離子表面活性劑和有機污染物共去除效率為目標，試圖通過層間電荷密度、主層板金屬元素、陰離子表面活性劑的排列模式等因素的調控，最佳化多元有機LDH的微觀結構，重點探索微觀結構調控對促進多元有機LDH的形成、最佳化其吸附性能的貢獻和作用機制，本研究結果將為高效有機LDH吸附材料的開發提供指導，並為電鍍廢水乃至不同類型工業廢水的實際處理套用提供理論依據。

結題摘要

本項目按照原定計畫執行，圓滿完成。隨著我國經濟社會持續高速發展，水體中的有機污染物和重金屬的含量急劇增加，對人們日常生活帶來了極大的影響，治理我國水體的有機物和重金屬污染已迫在眉睫。本研究根據“以廢治廢”的思想，實現了以污染物（電鍍廢水中的重金屬陽離子和洗滌、印染廢水中的有機陰離子）為原料，通過誘導自形成的方法原位合成了有機陰離子插層的多元層狀雙金屬氫氧化物（多元有機LDH），同時迅速高效地共去除了多種污染物，實現了廢水自淨化。本項目主要研究結果如下：首次在含多元金屬離子的實際電鍍廢水中合成了多元有機LDH，同時實現了多種污染物的共去除，其中Zn、Fe的去除率達到了99%，Cu、Cr的去除率也達到了95%左右。首次利用原位法即時合成了系列磺酸鹽（硫酸鹽）陰離子表面活性劑插層的有機鎳鉻/鎂鐵層狀雙金屬氫氧化物（LDH）材料；提出了最佳匹配電荷密度的概念，即電荷密度與有機陰離子端基（負電荷端）尺寸相匹配。此時，有機陰離子在LDH上的載量最大，層間距最大。具有直鏈苯環結構的有機陰離子比具有直鏈烷烴結構或立體苯環結構的有機陰離子插層效果更好。發現了無機和有機鈣鋁LDH在吸附重金屬陽離子的過程中，都存在重金屬陽離子取代鈣離子形成新的LDH的特殊作用機制。電荷密度高的有機鈣鋁LDH對水中疏水性強的非極性的有機化合物（如萘）吸附能力更強，而電荷密度低的樣品更傾向於吸附極性化合物（如硝基苯）。疏水性有機物在Mg/Fe有機LDH上的吸附受疏水性和極性的共同影響。親水性有機物苯胺的吸附等溫線呈非線性，其吸附過程由LDH表面的氫鍵作用和層間有機相分配作用共同控制。本研究成果為新型LDH材料的開發設計及其在廢水處理領域的套用提供了理論依據和技術支撐。本項目提出了一種經濟高效的電鍍廢水處理處置新方法，能在即時合成有機LDH材料同時實現廢水的自淨化。該方法也適用於不同類型工業廢水的混合共處置。利用混合廢水中的陰離子表面活性劑和重金屬離子，即時合成有機LDH，在多種污染物高效共去除和廢水自淨化的同時，將實現了污染物的高附屬檔案值產品化。