赤泥是制鋁工業(yè)提煉氧化鋁時排放的強堿性廢渣，主要含有鋁、鐵、硅、欽的氧化物和氫氧化物等，pH為10 - 13，每生產1t氧化鋁就會附帶產生1. 0一1. 5 t赤泥。全世界每年產生的赤泥約9 000萬t，如果不妥善處理，不僅會占用大量的土地，而且嚴重威脅大氣，水體和土壤環(huán)境等。因此，赤泥的綜合利用一直是鋁工業(yè)面臨的難題。
印染廢水是加工棉、麻、化學纖維及其混紡產品為主的印染廠排放的工業(yè)廢水，具有水量大、色度深、堿性大、有機污染物含量高、水質變化快且劇烈等特點，是公認的難處理的工業(yè)廢水之一。傳統(tǒng)的印染廢水處理方法主要有物化法、生化法、混凝沉淀法、化學氧化法以及幾種工藝結合的處理方法等，這些方法很難使印染廢水達到排放標準，并且普遍存在運轉費用較高，較難管理等問題。
水滑石又稱層狀雙金屬氫氧化物(LDH)，是一類具有層狀結構的新型無機功能材料，具有特殊的結構記憶效應、層間陰離子的可交換性、催化性和較大的比表面積等特點，其焙燒后的產物即層狀金屬氧化物(LDO)同樣具有較大的比表面積。由于LDH和LDO成本低廉、吸附容量大，近年來，以LDH和LDO為吸附劑的研究較多，目前主要用于吸附去除水體中的重金屬離子(Cr6+、Se4+等)、陰離子(例如F-)、染料和有機污染物等。商丹紅等曾利用改性的LDH吸附處理活性嫩黃染料廢水，去除率達到97 %。徐淑芬等采用Mg/Al水滑石的焙燒產物吸附Cr(VI)，并探討了吸附機理。結果表明，LDO對Cr(VI)有較強的吸附能力是因為其具有較強的結構記憶效應。SAHU等以赤泥為原料，采用鹽酸活化處理制備了一種高效吸附劑，該吸附劑對Pb ( II)具有顯著吸附性能，最大吸附容量為6. 027 3 mg / g�；诔嗄喔缓X、鐵的氧化物和氫氧化物等的特點，本文以赤泥為原料制備LDO和LDH，且比較赤泥、焙燒赤泥、LDO和LDH對活性黃KE-4R染料(KE-4R)和活性艷藍染料(RBB)的吸附效果，考察LDO在不同的投加量、吸附溫度、吸附時間等條件下吸附KE-4R和RBB的效果，并探討其吸附機理，從而為染料廢水的治理和赤泥的綜合利用提供一種新途徑。
1實驗部分
1. 1實驗原料
氧化鎂、碳酸鈉、活性黃KE-4R染料、活性艷藍染料均為分析純。赤泥，取自中國鋁業(yè)公司山東分公司鋁廠的赤泥堆場，是燒結法赤泥和拜耳法赤泥的混合物。赤泥采回后首先對其烘干，然后置于箱式電爐(天津市泰斯特儀器有限公司)中550℃焙燒去除其中有機成分，然后利用INCA Energy型X-射線能譜儀(英國牛津儀器公司生產)對其進行兀素分析，分析結果如下(元素質量分數):C 5. 30% , O 48. 48% , Na7. 42%，Al 8. 86%，Fe 13. 66%，Si 8. 34%，Ti 1.28%，Ca 6. 66%。
1. 2樣品的制備
1. 2. 1赤泥、焙燒赤泥、LDO和LDH 4種吸附劑的制備
1)超細化赤泥的制備:將赤泥水洗至中性，然后烘干，再使用行星球磨機(長沙天創(chuàng)粉末技術有限公司)磨細、過200目篩(約75 μm)即得超細化赤泥(以下提到的赤泥均為超細化赤泥)。
2)焙燒赤泥的制備:將一定質量赤泥于 550℃下焙燒4h后冷卻制得。
3)LDO的制備:按摩爾比Mg/(AI+Ee) =3:1稱取氧化鎂和赤泥，將它們置于蒸餾水中攪拌均勻，自然風干至含有少量水時置于箱式電爐于550℃下焙燒4h得到LDO。
4)LDH的制備:采用焙燒還原一重構法制備LDH 。配制一定量碳酸鈉飽和溶液，將LDO置于其中并充分攪拌10 h，最后抽濾、水洗、自然風干即得到LDH。
1. 2. 2 KE-4R和RBB 2種模擬廢水的制備
分別稱取一定質量的KE-4R和RBB 2種染料，溶于一定量的蒸餾水中，分別配制出20、50、100、150和200 mg / L的KE-4R和RBB模擬染料廢水溶液。
1. 3繪制LDO吸附KE-4R和RBB的標準曲線
測定不同濃度的KE-4R和RBB模擬廢水溶液的吸光度，繪制出上述2種模擬廢水溶液濃度對應的吸光度標準曲線，如圖1、圖2所示。
1. 4分析方法
1. 4. 1赤泥、焙燒赤泥、LDO和LDH 4種吸附劑的結構表征
用D/Max-rA轉靶X射線衍射儀(尼高力公司)對赤泥、焙燒赤泥、LDO和LDH 4種吸附劑進行結構表征。衍射采用的人射線是銅靶產生的Cu-Ka射線，石墨單色器，波長為0. 154 18 nm，衍射角2θ =5°-65°，掃描速度為0. 016 7 ( ° ) / s。測定在室溫下進行。
1.4.2吸附實驗
取50 mL一定濃度的KE-4R和RBB模擬廢水溶液，將其置于150 mL的錐形瓶中，加人一定量的吸附劑，在一定溫度下振蕩一段時間后，取樣，離心，得上清液。采用分光光度計在其各自的特征波長(402 nm、593 nm)下測定吸光度，與吸附標準曲線比較求出對應濃度，然后利用公式(1)計算染料的去除率，用公式(2)計算染料的吸附量q。本實驗使用A或q來評估吸附劑的吸附能力。
式中:C。為吸附前模擬廢水溶液的初始濃度，mg / L ; Ct為t時刻模擬廢水溶液濃度，mg / L;Ce為模擬廢水溶液的平衡濃度，mg / L;V為染料溶液體積，L;m為吸附劑的質量，g。
2結果與分析
2. 1赤泥、焙燒赤泥、LDO和LDH的X一射線粉末衍射儀譜圖
X-射線粉末衍射儀(XRD)是揭示晶體內部原子排列有序狀況的有效工具，應用XRD方法研究合成產物，不僅能夠驗證水滑石是否被成功合成，還可以獲得許多合成產物的結構信息，便于從微觀的結構特點解釋晶體的性能。
圖3為赤泥、焙燒赤泥、LDO和LDH的XRD圖譜，由圖3(譜線C)可以看出，由赤泥合成的LDO在2θ為43°、 62°附近明顯出現MgO的特征衍射峰;由譜線D可以清楚地看出，由赤泥合成的LDH在2θ為13°、24°、36°、39°、61°附近均出現LDH結構的特征衍射峰，相對應于(003)、(006)、(009)、(015)、(110)，證明該樣品具有典型的LDH結構，這也說明通過向赤泥中加人適量的MgO并導人CO3^2-可以成功合成LDH。
2. 2 4組吸附劑對KE-4R和RBB吸附效果的比較
將制備的赤泥、焙燒赤泥、LDO和LDH分別加人到50 mg / L的KE-4R和RBB模擬廢水溶液中，在室溫下振蕩150 min，結果如圖4和圖5所示。
由圖4可知，對于KE-4R模擬廢水溶液而言，在每種吸附劑的投加量為0. 1一1. 0 g的范圍內，赤泥對
其最高去除率為15.0%，焙燒赤泥對其最高去除率為7. 8% ,LDH對其最高去除率為90.7 %，而LDO對其
最高去除率為94.9% 。 LDO對KE-4R的去除率隨著投加量的增加而呈上升趨勢。當投加量小于0. 3g時，LDO對KE-4R的去除率隨著投加量的增加而增加;當投加量大于0. 3 g時，LDO對KE-4R的去除率并
沒有隨著投加量的增加而明顯增加。LDO對KE-4R的吸附主要基于其有較大比表面積(約200-300 m2 / g)，可容納大量的活性黃KE-4R染料分子。因此，后續(xù)實驗中均采用LDO來處理活性黃KE-4R染料模擬廢水溶液，并確定出其最佳投加量為0. 3 g。
由圖5可知，對于RBB模擬廢水溶液而言，隨著投加量的增加，焙燒赤泥對RBB的去除率最高為22. 1 %，赤泥對RBB的最高去除率為38. 4% , LDH對RBB的去除率最高為89. 0% , LDO對RBB的去除率則高達98. 9%。另外，由圖易知，LDO對RBB的去除率及吸附量遠大于其他3種吸附劑。當投加量為0. 1 g時，LDO對RBB的去除率高達98. 1 %;當投加量大于0. 1 g時，LDO對RBB的去除率趨于平衡，單位質量LDO吸附RBB量隨著投加量的增加反而下降。LDO對RBB的吸附主要是因其有較大比表面積，可容納大量的RBB染料分子。因此，后續(xù)實驗中均采用LDO來處理RBB染料模擬廢水溶液，并確定出其最佳投加量為0. 1g。
2. 3 LDO對KE-4R和RBB的吸附效果
2. 3. 1溫度對吸附效果的影響
分別取5份50 mL的50 mg / L的KE-4R和RBB模擬廢水溶液，置于150 mL的錐形瓶中，分別投加0. 3 g 、0. 1 g的LDO，置于恒溫磁力攪拌器上攪拌150 min，分別設定吸附溫度為15 、20 、25 、30 、35 、40℃，吸附結束后進行離心，取上清液測定吸光度并計算LDO對KE-4R和RBB的去除率，繪制出對應的吸附曲線，結果見圖6和圖7。
對于KE-4R溶液而言，在15 - 30℃之間，隨著溫度升高，LDO對KE-4R的去除率逐漸增加;而在30一40℃之間，隨著溫度升高，LDO對KE-4R的去除率逐漸降低。究其原因是由于15 -30℃之間溫度較低，LDO對KE-4R的吸附主要靠物理吸附，眾所周知，物理吸附主要是由分子間的范德華引力產生，隨著溫度的升高，吸附效果逐漸變好;但當溫度超過30℃以后，LDO對KE-4R的吸附則主要靠化學吸附，吸附熱較大，LDO在水溶液中會生成共價鍵，形成類水滑石的結構，使其對KE-4R的吸附效果變差。由于鍵的形成是一個放熱過程，增加溫度不利于LDO對KE-4R的吸附。因此，在30℃條件下，LDO對KE-4R的去除率達到最大值，此時吸附效果最佳。
對于RBB溶液而言，在15 - 25℃之間，隨著溫度升高，LDO對RBB的去除率逐漸增加;在25 - 45 ℃之間，隨著溫度升高，LDO對RBB的去除率逐漸降低。所以，在25℃條件下，LDO對RBB的去除率達到最大值，此時吸附效果最佳。因此，確定LDO對RBB的最佳吸附溫度為25℃。
2.3.2吸附時間對吸附效果的影響
分別取50 mL的50 mg / L的KE-4R和RBB模擬廢水溶液，將其置于150 mL的錐形瓶中，于各自的最適溫度(30 ℃ 、25℃)下振蕩并加人各自最佳投加量(0.3 g、0.1 g)的LDO，每隔一定時間，取樣，離心，取上清液測定其吸光度，并計算LDO對KE-4R和RBB的去除率，繪制吸附曲線，如圖8和圖9所示。
由圖8可知，對于50 mg / L的KE-4R溶液而言，隨著吸附時間的延長，LDO對KE-4R的去除率明顯增加，約90 min時即可達到吸附平衡，此時去除率為91.1%。
由圖9可以看出，對于50 mg / L的RBB溶液，隨著吸附時間的延長，LDO對RBB的去除率持續(xù)增加，在約60 min時，LDO對RBB的吸附達到平衡，此時去除率為97.2% 。
2. 4 LDO等溫吸附方程模擬
吸附等溫線是指在一定溫度下溶質分子在兩相界面上進行的吸附過程達到平衡時它們在兩相中濃度之間的關系曲線。而Langmui:吸附等溫線模型經常用來解釋一些吸附現象。該模型基于單層吸附理論，該理論有4點假設:1)單層吸附;2)固體表面是均勻的;3)被吸附在固體表面的離子或分子相互之間沒有作用力;4)吸附平衡是一個動態(tài)平衡。Langmui:吸附方程:
式中:q為平衡吸附量，mg / g ;c是平衡時的溶液濃度，mg /L ;qm是吸附量的理論最大值，mg / g ,kL是Langmui:吸附等溫線參數，L / mg。
將LDO吸附KE-4R和RBB進行Langmuir等溫式線性回歸和數據擬合，結果如圖10和圖11所示。
由圖10可知，LDO吸附KE-4R的吸附等溫線相關系數可達0. 999 0，說明LDO對KE-4R的吸附行為符合Langmuir等溫式，主要以單分子層吸附為主。
由圖11可知，LDO吸附RBB的吸附等溫線相關系數可達0. 999 9，說明LDO對RBB的吸附行為符合Langmuir等溫式，主要以單分子層吸附為主。具體參見污水寶商城資料或http://www.yiban123.com更多相關技術文檔。
3結論
1)以赤泥為原料采用焙燒還原一重構法制備LDO和LDH，通過XRD測試結果證實LDO與LDH具有良好的層狀結構;;4種吸附劑對KE-4R和RBB吸附效果排序為:LDO > LDH>赤泥>焙燒赤泥，表明LDO吸附染料的效果更好。
2)當LDO投加量為0. 3 g ,溫度3 0 ℃，吸附時間90 min時，對50 mg / L KE-4R的吸附去除率可達91.1%;當LDO投加量為0. 1 g ,溫度25 ℃，吸附時間60 min時，對50 mg / LRBB的吸附去除率可達97.2%。
3)吸附等溫式的研究表明，LDO對KE-4R和RBB的吸附等溫線符合Langmuir等溫式(線性相關系數分別為R2 = 0. 999 0和R2 = 0. 999 9 )，屬于單分子層吸附。
4)采用赤泥為原料制備LDO，利用其吸附水中的KE-4R和RBB，為赤泥的綜合利用提供了一種新途徑，同時為染料廢水的治理提供了新方法。
