赤泥是制铝工业提炼氧化铝时排放的强碱性废渣，主要含有铝、铁、硅、钦的氧化物和氢氧化物等，pH为10 - 13，每生产1t氧化铝就会附带产生1. 0一1. 5 t赤泥。全世界每年产生的赤泥约9 000万t，如果不妥善处理，不仅会占用大量的土地，而且严重威胁大气，水体和土壤环境等。因此，赤泥的综合利用一直是铝工业面临的难题。
印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排放的工业废水，具有水量大、色度深、碱性大、有机污染物含量高、水质变化快且剧烈等特点，是公认的难处理的工业废水之一。传统的印染废水处理方法主要有物化法、生化法、混凝沉淀法、化学氧化法以及几种工艺结合的处理方法等，这些方法很难使印染废水达到排放标准，并且普遍存在运转费用较高，较难管理等问题。
水滑石又称层状双金属氢氧化物(LDH)，是一类具有层状结构的新型无机功能材料，具有特殊的结构记忆效应、层间阴离子的可交换性、催化性和较大的比表面积等特点，其焙烧后的产物即层状金属氧化物(LDO)同样具有较大的比表面积。由于LDH和LDO成本低廉、吸附容量大，近年来，以LDH和LDO为吸附剂的研究较多，目前主要用于吸附去除水体中的重金属离子(Cr6+、Se4+等)、阴离子(例如F-)、染料和有机污染物等。商丹红等曾利用改性的LDH吸附处理活性嫩黄染料废水，去除率达到97 %。徐淑芬等采用Mg/Al水滑石的焙烧产物吸附Cr(VI)，并探讨了吸附机理。结果表明，LDO对Cr(VI)有较强的吸附能力是因为其具有较强的结构记忆效应。SAHU等以赤泥为原料，采用盐酸活化处理制备了一种高效吸附剂，该吸附剂对Pb ( II)具有显著吸附性能，最大吸附容量为6. 027 3 mg / g。基于赤泥富含铝、铁的氧化物和氢氧化物等的特点，本文以赤泥为原料制备LDO和LDH，且比较赤泥、焙烧赤泥、LDO和LDH对活性黄KE-4R染料(KE-4R)和活性艳蓝染料(RBB)的吸附效果，考察LDO在不同的投加量、吸附温度、吸附时间等条件下吸附KE-4R和RBB的效果，并探讨其吸附机理，从而为染料废水的治理和赤泥的综合利用提供一种新途径。
1实验部分
1. 1实验原料
氧化镁、碳酸钠、活性黄KE-4R染料、活性艳蓝染料均为分析纯。赤泥，取自中国铝业公司山东分公司铝厂的赤泥堆场，是烧结法赤泥和拜耳法赤泥的混合物。赤泥采回后首先对其烘干，然后置于箱式电炉(天津市泰斯特仪器有限公司)中550℃焙烧去除其中有机成分，然后利用INCA Energy型X-射线能谱仪(英国牛津仪器公司生产)对其进行兀素分析，分析结果如下(元素质量分数):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样品的制备
1. 2. 1赤泥、焙烧赤泥、LDO和LDH 4种吸附剂的制备
1)超细化赤泥的制备:将赤泥水洗至中性，然后烘干，再使用行星球磨机(长沙天创粉末技术有限公司)磨细、过200目筛(约75 μm)即得超细化赤泥(以下提到的赤泥均为超细化赤泥)。
2)焙烧赤泥的制备:将一定质量赤泥于 550℃下焙烧4h后冷却制得。
3)LDO的制备:按摩尔比Mg/(AI+Ee) =3:1称取氧化镁和赤泥，将它们置于蒸馏水中搅拌均匀，自然风干至含有少量水时置于箱式电炉于550℃下焙烧4h得到LDO。
4)LDH的制备:采用焙烧还原一重构法制备LDH 。配制一定量碳酸钠饱和溶液，将LDO置于其中并充分搅拌10 h，最后抽滤、水洗、自然风干即得到LDH。
1. 2. 2 KE-4R和RBB 2种模拟废水的制备
分别称取一定质量的KE-4R和RBB 2种染料，溶于一定量的蒸馏水中，分别配制出20、50、100、150和200 mg / L的KE-4R和RBB模拟染料废水溶液。
1. 3绘制LDO吸附KE-4R和RBB的标准曲线
测定不同浓度的KE-4R和RBB模拟废水溶液的吸光度，绘制出上述2种模拟废水溶液浓度对应的吸光度标准曲线，如图1、图2所示。
1. 4分析方法
1. 4. 1赤泥、焙烧赤泥、LDO和LDH 4种吸附剂的结构表征
用D/Max-rA转靶X射线衍射仪(尼高力公司)对赤泥、焙烧赤泥、LDO和LDH 4种吸附剂进行结构表征。衍射采用的人射线是铜靶产生的Cu-Ka射线，石墨单色器，波长为0. 154 18 nm，衍射角2θ =5°-65°，扫描速度为0. 016 7 ( ° ) / s。测定在室温下进行。
1.4.2吸附实验
取50 mL一定浓度的KE-4R和RBB模拟废水溶液，将其置于150 mL的锥形瓶中，加人一定量的吸附剂，在一定温度下振荡一段时间后，取样，离心，得上清液。采用分光光度计在其各自的特征波长(402 nm、593 nm)下测定吸光度，与吸附标准曲线比较求出对应浓度，然后利用公式(1)计算染料的去除率，用公式(2)计算染料的吸附量q。本实验使用A或q来评估吸附剂的吸附能力。
式中:C。为吸附前模拟废水溶液的初始浓度，mg / L ; Ct为t时刻模拟废水溶液浓度，mg / L;Ce为模拟废水溶液的平衡浓度，mg / L;V为染料溶液体积，L;m为吸附剂的质量，g。
2结果与分析
2. 1赤泥、焙烧赤泥、LDO和LDH的X一射线粉末衍射仪谱图
X-射线粉末衍射仪(XRD)是揭示晶体内部原子排列有序状况的有效工具，应用XRD方法研究合成产物，不仅能够验证水滑石是否被成功合成，还可以获得许多合成产物的结构信息，便于从微观的结构特点解释晶体的性能。
图3为赤泥、焙烧赤泥、LDO和LDH的XRD图谱，由图3(谱线C)可以看出，由赤泥合成的LDO在2θ为43°、 62°附近明显出现MgO的特征衍射峰;由谱线D可以清楚地看出，由赤泥合成的LDH在2θ为13°、24°、36°、39°、61°附近均出现LDH结构的特征衍射峰，相对应于(003)、(006)、(009)、(015)、(110)，证明该样品具有典型的LDH结构，这也说明通过向赤泥中加人适量的MgO并导人CO3^2-可以成功合成LDH。
2. 2 4组吸附剂对KE-4R和RBB吸附效果的比较
将制备的赤泥、焙烧赤泥、LDO和LDH分别加人到50 mg / L的KE-4R和RBB模拟废水溶液中，在室温下振荡150 min，结果如图4和图5所示。
由图4可知，对于KE-4R模拟废水溶液而言，在每种吸附剂的投加量为0. 1一1. 0 g的范围内，赤泥对
其最高去除率为15.0%，焙烧赤泥对其最高去除率为7. 8% ,LDH对其最高去除率为90.7 %，而LDO对其
最高去除率为94.9% 。 LDO对KE-4R的去除率随着投加量的增加而呈上升趋势。当投加量小于0. 3g时，LDO对KE-4R的去除率随着投加量的增加而增加;当投加量大于0. 3 g时，LDO对KE-4R的去除率并
没有随着投加量的增加而明显增加。LDO对KE-4R的吸附主要基于其有较大比表面积(约200-300 m2 / g)，可容纳大量的活性黄KE-4R染料分子。因此，后续实验中均采用LDO来处理活性黄KE-4R染料模拟废水溶液，并确定出其最佳投加量为0. 3 g。
由图5可知，对于RBB模拟废水溶液而言，随着投加量的增加，焙烧赤泥对RBB的去除率最高为22. 1 %，赤泥对RBB的最高去除率为38. 4% , LDH对RBB的去除率最高为89. 0% , LDO对RBB的去除率则高达98. 9%。另外，由图易知，LDO对RBB的去除率及吸附量远大于其他3种吸附剂。当投加量为0. 1 g时，LDO对RBB的去除率高达98. 1 %;当投加量大于0. 1 g时，LDO对RBB的去除率趋于平衡，单位质量LDO吸附RBB量随着投加量的增加反而下降。LDO对RBB的吸附主要是因其有较大比表面积，可容纳大量的RBB染料分子。因此，后续实验中均采用LDO来处理RBB染料模拟废水溶液，并确定出其最佳投加量为0. 1g。
2. 3 LDO对KE-4R和RBB的吸附效果
2. 3. 1温度对吸附效果的影响
分别取5份50 mL的50 mg / L的KE-4R和RBB模拟废水溶液，置于150 mL的锥形瓶中，分别投加0. 3 g 、0. 1 g的LDO，置于恒温磁力搅拌器上搅拌150 min，分别设定吸附温度为15 、20 、25 、30 、35 、40℃，吸附结束后进行离心，取上清液测定吸光度并计算LDO对KE-4R和RBB的去除率，绘制出对应的吸附曲线，结果见图6和图7。
对于KE-4R溶液而言，在15 - 30℃之间，随着温度升高，LDO对KE-4R的去除率逐渐增加;而在30一40℃之间，随着温度升高，LDO对KE-4R的去除率逐渐降低。究其原因是由于15 -30℃之间温度较低，LDO对KE-4R的吸附主要靠物理吸附，众所周知，物理吸附主要是由分子间的范德华引力产生，随着温度的升高，吸附效果逐渐变好;但当温度超过30℃以后，LDO对KE-4R的吸附则主要靠化学吸附，吸附热较大，LDO在水溶液中会生成共价键，形成类水滑石的结构，使其对KE-4R的吸附效果变差。由于键的形成是一个放热过程，增加温度不利于LDO对KE-4R的吸附。因此，在30℃条件下，LDO对KE-4R的去除率达到最大值，此时吸附效果最佳。
对于RBB溶液而言，在15 - 25℃之间，随着温度升高，LDO对RBB的去除率逐渐增加;在25 - 45 ℃之间，随着温度升高，LDO对RBB的去除率逐渐降低。所以，在25℃条件下，LDO对RBB的去除率达到最大值，此时吸附效果最佳。因此，确定LDO对RBB的最佳吸附温度为25℃。
2.3.2吸附时间对吸附效果的影响
分别取50 mL的50 mg / L的KE-4R和RBB模拟废水溶液，将其置于150 mL的锥形瓶中，于各自的最适温度(30 ℃ 、25℃)下振荡并加人各自最佳投加量(0.3 g、0.1 g)的LDO，每隔一定时间，取样，离心，取上清液测定其吸光度，并计算LDO对KE-4R和RBB的去除率，绘制吸附曲线，如图8和图9所示。
由图8可知，对于50 mg / L的KE-4R溶液而言，随着吸附时间的延长，LDO对KE-4R的去除率明显增加，约90 min时即可达到吸附平衡，此时去除率为91.1%。
由图9可以看出，对于50 mg / L的RBB溶液，随着吸附时间的延长，LDO对RBB的去除率持续增加，在约60 min时，LDO对RBB的吸附达到平衡，此时去除率为97.2% 。
2. 4 LDO等温吸附方程模拟
吸附等温线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。而Langmui:吸附等温线模型经常用来解释一些吸附现象。该模型基于单层吸附理论，该理论有4点假设:1)单层吸附;2)固体表面是均匀的;3)被吸附在固体表面的离子或分子相互之间没有作用力;4)吸附平衡是一个动态平衡。Langmui:吸附方程:
式中:q为平衡吸附量，mg / g ;c是平衡时的溶液浓度，mg /L ;qm是吸附量的理论最大值，mg / g ,kL是Langmui:吸附等温线参数，L / mg。
将LDO吸附KE-4R和RBB进行Langmuir等温式线性回归和数据拟合，结果如图10和图11所示。
由图10可知，LDO吸附KE-4R的吸附等温线相关系数可达0. 999 0，说明LDO对KE-4R的吸附行为符合Langmuir等温式，主要以单分子层吸附为主。
由图11可知，LDO吸附RBB的吸附等温线相关系数可达0. 999 9，说明LDO对RBB的吸附行为符合Langmuir等温式，主要以单分子层吸附为主。具体参见污水宝商城资料或http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3结论
1)以赤泥为原料采用焙烧还原一重构法制备LDO和LDH，通过XRD测试结果证实LDO与LDH具有良好的层状结构;;4种吸附剂对KE-4R和RBB吸附效果排序为:LDO > LDH>赤泥>焙烧赤泥，表明LDO吸附染料的效果更好。
2)当LDO投加量为0. 3 g ,温度3 0 ℃，吸附时间90 min时，对50 mg / L KE-4R的吸附去除率可达91.1%;当LDO投加量为0. 1 g ,温度25 ℃，吸附时间60 min时，对50 mg / LRBB的吸附去除率可达97.2%。
3)吸附等温式的研究表明，LDO对KE-4R和RBB的吸附等温线符合Langmuir等温式(线性相关系数分别为R2 = 0. 999 0和R2 = 0. 999 9 )，属于单分子层吸附。
4)采用赤泥为原料制备LDO，利用其吸附水中的KE-4R和RBB，为赤泥的综合利用提供了一种新途径，同时为染料废水的治理提供了新方法。
