改性沸石处理含铅废水的研究
南京工业大学本科生毕业设计（论文）
第一章绪论
水是人类非常宝贵的自然资源，是人类生存必不可少的物质之一。随着人口的不断增加和工业的迅速发展，水资源短缺问题已成为重点问题。我国是人口大国，淡水资源占有量仅为世界人均占有量的五分之一，所以我国水资源短缺问题严重，而目前我国又正处于工业蓬勃发展的时期，取得社会主义现代化建设的同时，严重的水污染问题也随之而来。当前，我国工业排放的废水量大且超标，严重的水体污染不仅破坏生态环境，而且直接影响了居民日常生活，同时对企业自身的可持续发展产生了不利因素，含铅废水就是其中之一。
根据国家环保局发布的《2008年环境状况公报》[1]，2008年全国地表水污染严重。长江、珠江、松花江、黄河、淮河、辽河和海河七大水质总体与上年持平，水质总体为中度污染。这其中，工业废水中重金属离子如铅、汞、铬等对人体和环境的危害尤为严重。像油漆、印刷、蓄电池等行业都在消耗铅，与此同时，铅又导致对土壤、大气以及水资源的污染。铅和可溶性铅盐都是有毒的，含铅废水对人体健康和农作物生长的危害严重。近几十年来，电镀、制革、采矿等许多工业排放的三废增加了环境中铅污染负荷，超出了环境的自净能力，导致土壤、湖泊甚至海洋都出现了不同程度的铅污染。对含铅废水进行有效处理、对铅污染的水域、土壤进行修复成为环境治理中越来越突出的问题。因此，我国的含铅废水处理压力大、任务重、需要高效、先进的水处理技术。
1.1含铅废水的危害
铅是一种金属，在现代工农业生产中被使用广泛，同时又是一种分布广、有蓄积性的环境污染物，含铅废水的主要来源是电镀、冶炼、铸造、采矿、染料、电池、石油、机械、印刷等行业排放的工业废水。其中，电池工业是含铅废水的最主要来源，据报道，每生产一个电池造成铅损失为4.54～6810mg，按照国家规定，含铅废水总铅含量在车间排放口必须达到第一类污染物最高允许浓度，排放标准，即1mg/L。据国家环保部的每年统计结果表明[2]，我国七大水系、主要城市河流及湖泊水库中均在一定程度上存在铅和铬的污染现象，而在长江水系中，其近岸水域也早已受到严重的铅等重金属元素污染。
含铅废水的大量排放将直接造成土壤、大气及水体的污染。经过人体的呼吸道和消化道被吸收，对中枢和周围神经系统、血液及造血系统和肾脏造成危害。
第一章绪论
据统计[3]，人体平均每天铅的摄入量大约0.3mg，但如果每千克体重的铅摄入量为5mg时就可能引起急性铅中毒现象，且儿童发生铅中毒的机会要远远高于成年人。举个列子[4]在甘肃，2006 年天水市因一个村庄中的两座铅锌矿厂排放的含铅废水造成该村50名孩子集体铅中毒现象，同时该污染还威胁到该市数十万的居民生活用水。慢性铅中毒的人最初只感到疲倦、食欲不振、体重减轻等；当慢性中毒进一步发展时，就会出现耳鸣、视力障碍、头疼、贫血、精神错乱等。而急性铅中毒会使消化系统和神经严重受损，短期内即可对身体造成巨大伤害。徐立红等[5]研究认为，铅对人体的危害主要表现在四个方面：a.容易引起身体一些遗传物质的变异；b.造成青少年行为能力和认知能力的变化；c.对人体的某些器官具有严重的致癌和致突变性；d.能够促使身体某些细胞的死亡。
1.2 含铅废水的处理方法
1.2.1化学吸附法
化学沉淀法是将离子铅转化为不溶性铅盐与无机颗粒一起沉降，常用的吸附剂有沸石、粘土、粉煤灰、微生物等。按工艺的不同吸附法又可以分为物理吸附、化学吸附以及生物吸附。它的优点是处理后的水体可以达到国家规定的排放标准；但大量的铅盐污泥容易造成二次污染，并且化学沉淀法具有处理量小、占地面积大、选择性差等缺点。刘延慧等[6]用活性炭吸附处理含铅废水，在pH=5.0~6.0,m(铅)：m(活性炭)=1：400，接触时间80min的条件下处理含铅质量浓度≤100mg/L的铅含量废水时，Pb2+的去除率为99%。许兴有等[7]用粉煤灰沸石为吸附剂处理含铅废水，在铅与沸石用量之比为1：400，pH为7～10，接触时间为30min的条件下处理Pb2+进水浓度为50～125µg/mL的含铅废水，处理效果达到98%以上。
1.2.2 生物吸附法
生物法主要是利用生物体本身的特性和化学结构来吸附废水中的重金属离子，然后通过将生物吸附剂与水溶液分离，从而达到处理废水的目的。生物法吸附可分为死体吸附和活体吸附两种，对金属来说，死体吸附具有更强的结合性，且无需供应细胞生长的营养及不受环境的影响[8]。因而死体吸附将具有更大的应用潜在价值。该法以其原材料来源丰富、吸附速度快、成本低、选择性好、吸附量大、无毒、无害、无二次污染等特点正受到越来越多的重视。
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1.2.3.电解法
电解法是利用电解的基本原理，让废水中有毒的铅离子包括其它重金属离子在阴极表面进行还原反应，这些重金属离子变为金属沉积于电极表面，从而使浓度得到降低。该方法的优点在于处理废水过程中无需加入化学药品，处理简单、污泥量小、占地面积小，很少或没有产生二次污染，这是一种很有潜力的处理方法，具有非常好的发展前景。三维电解的提出是电解法的一个新突破，目前使用三维电极电解处理废水中的Cu2+已经取得了较好的效果[9]，并应用于试验中。1.2.4.膜分离法
膜分离法的原理是利用半透膜将溶液隔开，利用压力作为驱动力，当废水经过膜的表面时，污染物被截留，水分子却可以透过膜，废水得以净化。利用膜分离法处理含铅废水的方法有乳化液膜、电渗析[10]、液膜[11-12]、反渗透[13]和超滤等方法。此法具有能耗低、无二次污染、分离效果好、工艺简单的优点，适用于处理浓度较低的废水，处理后的废水可以回收。当然，膜分离技术也存在一定的问题，如膜组件的造价成本高和使用过程中膜的污染和膜稳定性较差[14]。徐惠敏等[15]利用3种单皮层醚酰亚胺中空纤维超滤膜，对水溶液中重金属离子镉和铅脱除进行了胶束强化超滤研究,结果显示镉和铅的截留率能达到99%以上。
1.2.5.离子交换法
所谓的离子交换法就是通过离子交换剂分离含铅废水中有害元素，从而达到处理废水的效果，这就是离子交换法。离子交换法常用的离子交换剂有沸石、离子交换纤维和离子交换树脂等。由于交换机含有的离子本身的自由移动，在与含铅废水的溶液进行离子交换时，便能改变废水中的有害元素，而离子交换的推动力则来自于离子间的浓度差以及交换剂上的功能基对离子的亲和力。
离子交换法处理铅离子是较好的方法之一，相对于化学沉淀法，不但管理方便、占地面积小、铅离子脱除率高，而且处理得当可使再生液作为资源，回收其中的铅，不会对环境造成二次污染。但该方法也有不足之处:投资费用较大，处理含铅废水的浓度不宜太高，离子交换剂吸附容量有限，再生问题有一定的困难。李健生等[16]研究发现，采用大孔弱酸阳离子交换树脂对铅离子的吸附容量比较大，而且具有很好的再生性能，可用于处理含铅废水。
第一章绪论
1.3 课题研究的目的意义
铅是一种累积性毒物，主要经呼吸道和消化道被人体吸收，对中枢和周围神经系统、血液及造血系统和肾脏造成危害，并且随着铅在人体内的不断积累，其毒害性越来越大。水体中的痕量铅，可以通过食物链在人体内逐渐累积，导致慢性中毒，其毒性具有长期的持续性。一旦自然水体中的pb2+浓度达1．0～10．0mg/L，即可产生毒性反应，引起人体组织尤其是神经系统和造血系统中毒，严重时可致死亡。因此，铅被我国列为优先控制的剧毒重金属元素之一。
目前我国国内处理含铅废水成本高、效率低，许多企业为了自身的利益，以牺牲环境为代价，造成了我国水资源污染问题更加严重。寻找一种廉价的含铅废水处理材料，降低废水处理成本，提高净化效率，已经成为废水处理领域亟待解决的问题。
我国沸石矿产资源十分丰富，总储量约40亿吨[17]，居世界前列。目前，我国沸石资源的开发仅限于初级产品，并且多数仅处于试验研究阶段，复合材料和深加工产品还属于起步阶段。因此，我国应该加强有关于沸石在沸水处理中的应用研究，开发出价廉物美的产品，使其达到工业规模生产的水平，以适应社会发展的需要，发挥沸石在环保领域的作用。用改性沸石作为含铅废水处理材料，具有以下诸多优点：（1）原料丰富，容易购得(2)制备方法简单（3）具有较高的化学和生物稳定性（4）可有效地去除水中铅离子（5）再生容易。因此改性沸石是取代传统沸水处理材料的一个理想选择，将会得到更加广泛的应用。
选取沸石作为无机离子交换剂处理含铅废水，对重金属废水处理方法研究具有非常重要的意义。
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第二章沸石
沸石主要是由SiO2、Al2O3、H2O和碱或碱土金属离子组成。SiO2和Al2O3两种成分约占沸石矿物总量的80%。沸石在工业上得以广泛应用，是由于它结构特殊，由铝硅酸盐骨架，骨架中的孔穴、孔道和阳离子以及水分子构成。从而具有独特的离子交换、筛分、吸附和催化性能。
沸石骨架中硅氧四面体内的Si4+常被Al3+置换，出现的过剩负电荷则由碱金属或者碱土金属补偿，这些补偿阳离子与晶格结合力很弱，具有很高的自由度，可以活跃在孔道内，使得沸石具有天然的离子交换性能。除了这些，沸石还具有耐高温、耐辐射、耐酸等性能，这些特性也决定了沸石具有独特的环境属性，更奠定了其在环境治理方面的特殊地位。
2.1 沸石结构的一般特征
沸石是架状构造硅酸盐中的一族矿物，结构相对比较复杂。其特点如下：（1）硅氧四面体是沸石结构的基本单位。硅氧四面体由一个硅离子和四个氧离子按四面体的形状排列而成，硅离子处在四面体的中心，四个氧离子占据四面体的四个角顶。
（2）硅氧四面体通过四个角顶（不能通过四面体的棱和面）彼此连接，构成硅氧四面体群。沸石中铝置换硅的数量是变化的，因此不同种类的沸石，其硅铝比不同，金属阳离子的含量也不同。置换不同的阳离子，对沸石的结构影响很小，但对它的离子交换、催化活性和吸附等性能的影响却很大。硅氧四面体和铝氧四面体最终通过其角顶互相连接，构成各种形状的硅（铝）氧格架，即沸石结构。
（3）由于硅氧四面体连接方式不同，在沸石结构中便形成很多空穴和孔道。通常它们都被水填充，加热即可将水去除，但不会破坏它们结构，这时直径比孔道小的分子便能进入空穴中，即被沸石吸附；而直径比孔道大的分子则不能进入空穴，不被吸附，因此沸石有分子筛的作用。
2.1.1 沸石的离子交换性能
沸石一个特性是可以进行可逆的阳离子交换，通过这种交换，又改进了沸石的催化和吸附性能，使沸石获得更为广泛的应用。沸石的离子交换性能，与沸石结构中的硅铝比的高低、沸石空穴的大小以及阳离子的位置等有关。沸石中的阳
第二章沸石
离子完全是由于沸石中部分硅被铝置换后，产生的不平衡电荷吸附而进入其中的。沸石的离子交换作用与阳离子的性质有关，不同的阳离子，其交换的顺序和难易程度不同。
2.1.2 沸石改性后的吸附与交换性能
经过改性（焙烧、酸碱盐浸取等）的沸石可能发生如下变化：首先是对能容纳被交换和吸附物质的孔径改变了；其次是改变了沸石的电负性和极性。这两种变化可能同时发生，也可能只发生一种，但只要变化，就会发生其交换与吸附性能的改变。通常天然的沸石不具有对中性有机物的吸附，但通过表面活性剂的改性，可以使其具有吸附中性有机物的特性。
2.1.3 沸石的催化性能
沸石不仅仅具有良好的吸附性能，而且具有优秀的催化性能，是有效的催化剂以及催化剂载体。1960年发现合成沸石的催化性能后，沸石的应用便很快扩大到石油化工领域中。
天然沸石一般不能直接用作催化剂，需要用离子交换法将其改为H型沸石后才能应用。利用天然的沸石做载体，负载具有催化性能的金属，可以使其具有优秀的催化活性。沸石之所以能做催化剂及催化剂载体，主要和沸石结构中的空穴大小、酸性位置及阳离子交换性能有关。
许多催化活性的金属离子，可通过离子交换进入沸石孔穴，还原为原子状态或转化具有催化活性的化合物。由于这些金属处于极高的分散状态，不仅增强了抗毒效应，而且提高了它们的利用效率，从而改善了沸石的催化性能。交换后的沸石格架结构很稳定，这样稳定的结构不仅使沸石成为有效的催化剂，而且还是优秀的催化剂载体。
2.2沸石的加工和改性[18]
2.2.1 天然沸石的工业加工方法
天然沸石工业加工方法包括：把天然沸石原矿粉碎成一定的粒度，然后置于硫酸、盐酸或者其它溶液中浸渍一段时间，再把中和后的矿样在水中煮沸，待一定时段后，将处理后的矿样干燥、焙烧。经过处理的天然沸石，能提高它的吸附交换性能。具体处理过程如下：
（1）粉碎将原矿粉碎至5～80目范围。
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（2）酸处理用浓度4%～10%的盐酸或硫酸浸泡，浸渍处理时间以10～20小时为宜。
（3）再粉碎将焙烧后的沸石再粉碎至30～50目，即得到吸附交换性能优越的活性沸石。
2.2.2天然沸石的改性处理方法
2.2.2.1酸处理改性
天然沸石酸处理改性是将沸石粉置于酸溶液中浸渍处理成改性沸石。采用酸处理改性的目的主要有：(1)半径小的H+置换半径大的Ca2+、Mg2+等阳离子，拓宽孔道的有效空间；(2)清除沸石孔径以及通道中的Si02、Fe2O3和有机物质等杂质，疏通孔径和通道； (3)增加吸附活性中心；(4)使其骨架脱铝。唐启祥[19]用稀硫酸处理后天然沸石，明显提高改性处理后沸石样品的除磷性能，特别是经氯化铝和氯化镁改性处理后，其除磷性有很大提高。王建旭等[20]用盐酸处理和高温活化处理等方法，并用H+取代Na+，改变天然沸石的孔结构，大幅度提高了天然沸石对造纸废水中COD和色度的吸附能力。针对骨架脱铝可使用的酸有HC1、H2S04、HCOOH、HNO3、H3COOH等。根据沸石的耐酸碱性差异，采用不同强度的酸对骨架进行脱铝，抽走骨架中的铝后，沸石结构仍保持完好。同时孔道中某些非晶态物质也被溶解，减少了孔道阻力，半径小的H+置换半径大的阳离子，从而提高了吸附容量。通过酸处理，使沸石分子筛表现出疏水性和无极性，从而可以提高沸石对Pb2+的吸附能力。酸处理改性能疏通沸石内部通道，拓宽孔道的有效空间；骨架脱铝使孔径增大，增大了吸附容量并且提高了沸石的吸附能力。
2.2.2.2 碱处理改性
沸石的碱溶液处理改性可以选择性地脱除沸石中的硅，降低沸石的硅铝比，改变与沸石硅铝比相关的性能。李自运等[21]研究了碱溶液处理丝光沸石的物化性质，经碱处理后含有模板剂丝光沸石的晶体结构和强酸中心数目保持不变，而样品的总酸量、孔容和比表面积都增大。张利熊等[22]研究了X型沸石经碱溶液处理后介孔的形成，碱处理抽提沸石骨架上的硅使处理后样品的硅铝比发生变化，从而改变了X型沸石的性能。沸石的碱处理改性方法增加了对沸石后处理过程操作的可控性和灵活性.
2.2.2.3 热处理改性
热处理改性温度通常控制在350～580℃之间，焙烧时间为9O～120min。焙烧
第二章沸石
是为了清除沸石孔道、孔穴的有机物等。陈天虎等[23]通过热处理富钙斜发沸石研究结构与CEC的变化，得出当沸石作为离子交换剂使用时，热处理温度应该在40℃以下的结论。冯启明等[24]通过热处理新疆斜发沸石得出：当热处理温度低于4O℃时，斜发沸石的结构未遭破坏；当温度高于600℃时，其结构开始遭到破坏；经1000℃煅烧后，结构完全破坏。采用正交实验，在斜发沸石交换Cu2+的最佳条件下，经400℃煅烧后斜发沸石的载Cu2+量最大。热处理改性在不破坏沸石结构的基础上，可以提高沸石活性，增强其离子吸附性能和交换性能。
2.2.2.4 离子交换法改性
离子交换法改性通常采用钠盐、铵盐、钾盐等和沸石进行离子交换，使其中的阳离子置换沸石中的Ca2+、Mg2+等，得到相应的改性沸石。田雨[25]分别用5%的HC1、KCl、BaCl2、CaCl2和MgC12溶液反复冲洗天然沸石，得到不同的改性沸石。通过NH4+的吸附和解吸，说明相比于天然沸石，改性沸石不仅具有较强的保氮能力，而且具有更高的氮素供给能力。李立波等[26]通过用NH4C1和NaC1浸泡将斜发沸石改性为铵型和钠型沸石，在静态和动态条件下，通过对水中Cu2+、Cd2+、Zn2+和Pb2+的吸附研究，得出4种重金属离子的去除率均大于98%。目前离子交换法仍然是沸石改性最主要的方法，沸石经离子交换法改性后，不仅提高了活性，而且还改善了离子吸附性能和交换性能。
2.3沸石的应用
2.3.1在水处理中的应用
（1）去除重金属离子沸石本身的电荷不平衡和格架结构，决定沸石能够作为阳离子交换剂使用。沸石中的Ca2+、Mg2+等二价离子键容易被Na+置换，而Na+半径更小，其它阳离子通过沸石内部孔道时，空间位阻变小，因此进入沸石孔道向内扩散比较容易，这就使得置换后的沸石的离子交换能力变动更强。
（2）去除有机污染物有机物是严重的污染物，沸石对有机污染物的吸附能力主要取决于有机物分子的大小和极性。一般极性分子较非极性分子容易被吸附；随着分子直径变大，被吸附进入孔穴的机会减少。一些常见的有机物污染物，如酚类、苯胺、氨基酸、苯醌等，多有极性，分子直径适中，可被沸石吸附而除去。
（3）降低水中含氟量我国高氟水分布广，危害大。虽说降氟方法很多，但均存在弊端，活化沸石作为一种新型降氟材料使用广泛。其中活化沸石除氟有许
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多优点：可对含氟量不同的原水有效地除氟，处理后水质透明，含氟量达到国家用水标准；处理成本低，装置简单，再生容易。
2.3.2 环境材料
沸石在环境材料中应用也很广，可以作为滤料，作红外线辐射材料，作纳米TiO2光催化剂载体，也可作抗菌材料。
第三章沸石改性与处理含铅废水实验
第三章沸石改性与处理含铅废水实验天然沸石虽然具有离子交换性能，但是交换容量小，无法满足工业生产的需要，因此必须对天然沸石进行改性。在沸石晶格中的孔穴内，钠、钾、钙等阳离子易与其周围水溶液中的阳离子发生交换作用，交换后的沸石晶格结构也不会被破坏，正是根据这一特点，对沸石进行改性实验。沸石的这种交换性能与其结构中的比表面积大小、可交换阳离子种类、硅铝比大小等有关。良好的离子交换性能才能使改性沸石作为离子交换剂在工业中广泛应用。
3.1实验材料、仪器及方法
3.1.1 实验材料
本文实验采用KCl、NaCl、和NH4Cl作为改性剂。NH4Cl只是作为对比实验的交换剂使用，不能作为最终的沸石改性剂。
3.1.2 实验仪器
本实验所用仪器有：钠离子选择性电极、铅离子选择性电极、315P型离子计、恒温磁力搅拌器、漏斗、筛子、温度计、烧杯、铁架台、马弗炉、pH计、干燥箱。
3.1.3实验方法
本文中沸石的改性实验是针对其非骨架元素进行的。沸石的非骨架元素改性可以采取离子交换法。而离子交换法又可分为固态离子交换法、熔盐交换法、水溶液交换法和非水溶液交换法等。水溶液交换法是一种常用的离子交换法，这种方法操作简单、设备简易、效果较好、操作条件要求不高，可以满足一般的生产需要。本文采用水溶液交换法作为改性实验方法。
3.2 沸石改性实验
3.2.1沸石原料处理
天然沸石孔道中通常会含有可溶性无机物杂质和少量的有机物杂质。由于这些杂质阻塞孔道，因此一定程度上会影响沸石的耐热性和离子交换能力。对于有机物杂质可以通过焙烧去除，对于可溶性的无机物，一般采用酸或碱溶液浸泡去除。无论是酸或碱溶液，浓度都不能太高，一般控制在5%～10%。若浓度太低，可能会造成可溶性杂质去除效果不理想；若浓度太高，不仅会造成原料沸石晶格结构被破坏，而且尾液处理也会很困难。同时焙烧的温度不能太高，一般控制在
250℃～450℃为宜。温度过高会导致沸石晶格结构被坏，影响离子交换性能。
取一定量的原料沸石，在400℃温度下焙烧6h，冷却后取出。如果沸石颗粒内水分过多，则需干燥2h后才能直接调至400℃，以免温度陡升造成水分蒸发而破坏沸石晶体局部结构。取一定量焙烧后的沸石加入烧杯中，滴加浓度为8%的盐酸直至浸没原料。酸溶液液面至少需高出原料3cm以上，这样才能保证有足够的搅拌空间。接着将烧杯移至恒温磁力搅拌器上，在25℃温度下搅拌16h，使酸液充分浸入原料颗粒内部。停止搅拌后数小时，待沸石颗粒完全沉降，导出上层酸液，加入清水至浸没沸石颗粒5cm以上。重新搅拌1h，静止沉降后导出上层溶液，再一次加入清水至浸没沸石颗粒5cm以上；导出上层溶液后再次加入清水，沉降后用氢氧化钠溶液作为滴定液，将上层溶液调至中性。反复用去离子水冲刷沸石颗粒，直至上层溶液澄清，然后过滤；将过滤后的产物移至干燥器皿中，在105℃温度下干燥4h，取出备用。如若采用其它酸溶液处理焙烧后的沸石，具体步骤与盐酸处理过程相同。
3.2.2 沸石改性
本实验采用KCl、NaCl和NH4Cl作为改性剂，以NaCl改性为例，具体操作如下：
(1)取50克已经处理过的沸石加入烧杯中，用2mol/L的NaCl溶液浸没至沸石颗粒5cm以上；
(2)保证足够的搅拌空间；
(3)将烧杯移至恒温磁力搅拌器上，在25℃恒温条件下搅拌10小时；
(4)停止搅拌，沉降数小时，待沸石颗粒完全沉降后将上层溶液导出；
(5)加入去离子水冲洗颗粒数次，直至沉降后上层溶液澄清，接着过滤；
(6)重复上述步骤两次，将产物用2mol/L的NaCl溶液处理，此时认为沸石基本转化为钾型沸石；
(7)最后将产物移至干燥器皿中，在105℃条件下干燥4小时，取出备用。
KCl、和NH4Cl的改性方法和NaCl方法相同，可以认为最终过滤产物转化为钾、铵型沸石。
上述改性方法，本质上就是改性剂中的阳离子与沸石中的阳离子进行交换，使其转化为单一阳离子型的沸石。
3.3离子交换实验
3.3.1平衡交换容量的测定
为比较改性沸石与原料沸石对铅离子的交换效果，需测定各种改性沸石与原料沸石对铅离子的平衡交换容量，以KCl改性后的沸石为例，具体操作如下：
(1) 精确称取硝酸铅1.656克放入1000毫升的烧杯中，加入500毫升蒸馏水搅拌3～5分钟，然后定容至1000毫升；
(2) 取KCl改性后的沸石1克加入烧杯中，控制溶液为中性；
(3) 将烧杯移至恒温磁力搅拌器上，在20℃恒温条件下搅拌12小时；
(4) 静止沉降后通过铅离子选择性电极测定上层溶液中铅离子的浓度；
(5) 通过计算得出1克KCl改性沸石的平均交换容量；
(6) 重复上述步骤两次，最终取平均值作为平衡交换容量；
(7) 改变系统温度，重复试验。NaCl、NH4Cl改性的沸石与铅离子的平衡交换容量测定方法同上。
各种改性沸石再20℃、40℃、60℃的中性硝酸铅溶液中对铅离子的平衡交换容量结果见表3-1。
表3-1 各种沸石与铅离子的平衡交换容量
温度/℃各种沸石与铅离子的平衡交换容量/(mmol/g)
原料沸石钾型沸石钠型沸石铵型沸石
20 0.1277 0.4726 0.5133 0.4311
40 0.1145 0.4522 0.4929 0.4150
60 0.1039 0.4318 0.4818 0.3956
由上表可以看出，钠型沸石对铅离子平衡交换容量最大，铵型沸石的平衡交换容量最小；随着交换温度的提高，各种沸石与铅离子的平衡交换容量都有不同程度的减少。
3.3.2 改性沸石处理含铅废水实验
通过判断实验确定离子交换在90分钟内趋于平衡，因此对比实验控制在90分钟内完成，分别用改性后的沸石与稀硝酸铅溶液进行离子交换。以钠型沸石为例，具体操作步骤如下：
（1）称取硝酸铅3.312g放入容量为1000mL的烧杯，加入蒸馏水搅拌均匀，然后定容至1000mL；
（2）取钠型沸石30g加入烧杯，同时插入铅离子选择性电极；
（3）控制溶液pH=3，在20℃恒温条件下连续搅拌，转速150r/min；
（4）每间隔10min由铅离子选择性电极读取一次铅离子浓度数值，并且记录；
（5）90min后停止搅拌，记录此时铅离子浓度数值，取出电极，停止试验；
（6）待沸石颗粒完全沉降后导出上层溶液，用钠离子选择性电极测定溶液中钠离子的浓度，并且记录；
（7）用去离子水冲洗沸石颗粒数次，过滤，干燥4h，取出；
（8）重复试验两次，取平均值作为实验数据；
（9）保持温度20℃不变，分别控制溶液pH值为5、7、9，重复上述实验；保持溶液pH值为3、5、7、9不变，分别控制温度为40℃、60℃，重复上述实验。
图3-1 实验装置图
其它改性沸石的离子交换实验操作与钠型沸石中同。各种改性沸石再不同pH值、不同温度下对铅离子交换量的即时数据见表3-2至3-13。
从数据看出，90分钟实验内，钠型沸石对铅离子的交换量比其它改性沸石要大且交换效果好；几种改性沸石对铅离子的交换量并非温度越高效果越好，溶液
pH值近乎为中性时，效果较好。
本文确定以钠型沸石与铅离子的交换实验作为研究对象。依据钠型沸石的实验数据，在等温条件下，不同pH值时离子交换量与时间关系曲线如图3-2至图3-4。
表3-2 pH=3，不同温度，钠型沸石对铅离子的交换量与时间关系
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.8077 2.9211 5.5812 7.4539 8.0755 8.4818 8.7496 8.9436 9.0299 40 0.7444 2.9322 5.6614 7.4865 7.9635 8.3422 8.6147 8.7542 8.8639 60 0.7774 2.8295 5.3314 7.2169 7.7269 8.0456 8.3360 8.4719 8.5639
表3-3 pH=5，不同温度，钠型沸石对铅离子的交换量与时间关系
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.8314 2.9506 5.5550 7.4958 8.1640 8.5733 8.8661 9.0981 9.2355 40 0.8182 2.9079 5.6955 7.4682 8.0719 8.4222 8.7314 8.9355 9.0347 60 0.8256 2.9100 5.4244 7.3376 7.8859 8.3254 8.5649 8.6022 8.5933
表3-4 pH=7，不同温度，钠型沸石对铅离子的交换量与时间关系
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.8211 3.1169 5.6633 7.6266 8.2759 8.5469 9.1088 9.2174 9.3033 40 0.8361 3.0766 5.6322 7.5564 8.0741 8.3389 8.7624 8.9964 9.0264 60 0.8254 2.9681 5.4588 7.3801 7.9290 8.2841 8.5332 8.5923 8.6477
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.8021 2.9855 5.4842 7.4813 8.2266 8.5324 8.7969 9.0633 9.1312 40 0.8274 3.0011 5.5764 7.4156 8.0746 8.4595 8.7216 8.8824 8.9934 60 0.8133 2.9023 5.4377 7.3918 7.8042 8.2914 8.5140 8.5656 8.6102
表3-6 pH=3，不同温度，钾型沸石对铅离子的交换量与时间关系
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.7644 2.4241 5.4399 7.3333 8.0464 8.4697 8.6464 8.8666 8.9471 40 0.7736 2.4666 5.4772 7.3279 7.9244 8.3576 8.5238 8.7050 8.7956 60 0.7892 2.4900 5.4231 7.2786 7.8040 8.2311 8.3785 8.4622 8.5487
表3-7 pH=5，不同温度，钾型沸石对铅离子的交换量与时间关系
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.7933 2.5442 5.5331 7.4184 8.1174 8.4532 8.7301 8.4966 9.0312 40 0.8063 2.5889 5.6855 7.4132 8.0146 8.3420 8.6149 8.7981 8.8974 60 0.7840 2.5104 5.4355 7.3296 7.9200 8.2496 8.4678 8.6341 8.7218
表3-8 pH=7，不同温度，钾型沸石对铅离子的交换量与时间关系
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.8144 2.6032 5.6456 7.5301 8.2341 8.5611 8.8732 9.0833 9.1941 40 0.7877 2.5641 5.6200 7.4798 8.1705 8.4529 8.6766 8.9112 9.0255 60 0.7962 2.5488 5.5599 7.4011 8.1382 8.3856 8.5959 8.8112 8.9150
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.8042 2.5411 5.5562 7.4459 8.1277 8.4726 8.7476 8.9656 9.0542 40 0.8100 2.6211 5.6777 7.4686 8.0514 8.3614 8.5963 8.7624 8.8553 60 0.7951 2.5319 5.5388 7.3792 8.0452 8.3514 8.0639 8.7364 8.7574
表3-10 pH=3，不同温度，铵型沸石对铅离子的交换量与时间关系
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.7774 2.4639 5.4661 7.3419 8.0041 8.4709 8.6114 8.8174 8.8922 40 0.7853 2.4822 5.4735 7.3383 7.9450 8.3841 8.5186 8.7243 8.8029 60 0.8001 2.5244 5.5094 7.3022 7.8401 8.2246 8.4049 8.4376 8.5139
表3-11 pH=5，不同温度，铵型沸石对铅离子的交换量与时间关系
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.7641 2.5395 5.4977 7.4456 8.1009 8.4652 8.7174 8.9021 8.9864 40 0.7869 2.5934 5.6997 7.4639 8.0066 8.3610 8.5914 8.7670 8.8164 60 0.7794 2.5488 5.4702 7.3529 7.9056 8.2651 8.4317 8.5433 8.2166
表3-12 pH=7，不同温度，铵型沸石对铅离子的交换量与时间关系
温度/℃即时铅离子交换量/mmol
10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.7915 2.5766 5.5152 7.5533 8.1562 8.4629 8.7421 8.9494 9.0371 40 0.7810 2.4962 5.2771 7.4989 8.0913 8.3785 8.5934 8.7091 8.8011 60 0.7755 2.5388 5.5336 7.4219 7.9256 9.2541 8.4517 8.5366 8.5878
温度/℃
即时铅离子交换量/mmol
10min 20min
30min 40min 50min 60min 70min 80min 90min 20 0.7539 2.4211 5.4273 7.3532 7.9198 8.4873 8.5711 8.7566 8.8466 40 0.7677 2.4661 5.4528 7.3910 7.9731 8.4275 8.5156 8.6632 8.7220 60
0.7886 2.5329
5.4874
7.4163
7.8326
8.2625
8.3734
8.4423
8.5016
246810
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
时间/分钟
即时离子交换量/m m o l
pH=3pH=5pH=7pH=9
图3-2 20℃、不同pH 值，钠型沸石的铅离子交换量与时间关系
024681010
20
30
40
506070
80
90
100
时间/分钟
即时铅离子交换量/m m o l
pH=3pH=5pH=7pH=9
图3-3 40℃ 不同pH 值，钠型沸石的铅离子交换量与时间关系
24681010
20
30
40
506070
80
90
100
时间/分钟
即时铅离子交换量/m m o l
pH=3pH=5pH=7pH=9
图3-4 60℃、不同pH 值，钠型沸石的铅离子交换量与时间关系
通过上面三个曲线图可看出：交换溶液接近中性时，钠型沸石与铅离子的交换量比交换溶液呈酸性时要大，因此推断交换溶液pH 值应控制在中性条件下。
考察pH =7时，钠型沸石在不同温度下对铅离子交换量的变换，见图3-5。
024681010
20
30
40
50607080
90100
时间/分钟
即时铅离子交换量/m m o l
20摄氏度40摄氏度60摄氏度
图3-5 pH=7、不同温度值，钠型沸石与铅离子交换量的曲线
从图中可以看出，三种温度条件下，在前40分钟的交换时间内，交换量变化较大；40～90分钟内交换量变化缓慢；铅离子的平衡交换量在20℃条件下最大，交换量随温度升高而降低。 3.3.3 再生实验
钠型沸石对铅离子具有交换性，是因为动力学浓度差的作用，那么当溶液中的Na +浓度远远大于沸石中Na +浓度时，沸石中Pb 2+同样可以与Na+发生交换，实现钠型沸石的再生。
（1）取20g 钠型沸石加入200mL 浓度为0.05mol/L 硝酸铅溶液中，在20℃恒温下搅拌直至达到交换平衡，测定溶液中Pb 2+的浓度并记录；
（2）将交换后的沸石过滤烘干，用饱和氯化钠溶液浸泡6h ，在这过程中，可采取少量多次的方法重复用饱和氯化钠溶液浸泡沸石；
（3）将再生后的沸石再次加入20℃、200mL浓度为0.05mol/L硝酸铅溶液中，交换平衡后测定溶液中Pb2+的浓度并记录；
（4）重复步骤2和步骤3两次，记录数据。
通过实验数据，计算原沸石与三次再生沸石同铅离子交换的平衡转化率，具体数值见表3-14。
表3-14 再生实验数据表
沸石名称原钠型沸石一次再生沸石二次再生实验三次再生实验
交换平衡时Pb2+
97.15 95.43 91.62 86.65
的转化率/%
通过表中数据可以看出，经过三次再生实验的钠型沸石，依然保持对铅离子有较高的交换率，因此交换平衡后的沸石可以用饱和的氯化钠溶液处理，使其循环使用。
3.4 实验总结
通过沸石原料的预处理可除去孔道中的杂质，以便交换离子可顺利地进入沸石孔道。焙烧温度控制在250℃～450℃；如沸石原料含水分较多，焙烧前则需要干燥处理，以免温度升高造成沸石局部晶格被破坏。通过对比实验，可以得出三种离子对铅离子交换能力的大小排序，即Na+>K+>NH4+。
改性沸石处理含铅废水实验表明，在溶液近中性的条件下效果最好，且交换效果随着温度的升高有下降趋势。通过实验可知，离子交换反应一般在最初几十分钟内即可达到较高转化率；就溶液和沸石整个阳离子组成范围而言，Na+对Pb2+具有较高的选择交换性。
钠型沸石与铅离子交换，其控制步骤为颗粒扩散控制，因此影响离子交换的动力学因素很多，其中浓度差表现的较为明显，通常交换溶液浓度越高，交换反应趋于平衡所需的时间越短。再生后沸石对铅离子仍有较高的交换率，循环利用效果较好。
DDNP
前言 (1) 1、DDNP废水的来源与特点 (2) 2、DDNP废水目前的处理方法 (5) 2.1吸附法 (5) 2.2锅炉蒸发法 (7) 2.3减压蒸馏法 (7) 2.4电解法 (7) 2.5生化法 (8) 2.6加硫还原法 (8) 3、用表面活性剂改性沸石 (10) 3.1沸石的概述 (10) 3.2沸石的优点 (10) 3.3沸石的性能 (11) 3.3.1吸附性能 (11) 3.3.2阳离子交换性能 (11) 4、沸石在废水处理中的应用 (12) 4.1除去废水中的重金属离子 (12) 4.2除去饮用水中的氟 (12) 4.3处理印染废水和含油废水 (13) 5.天然沸石改性 (13) 5.1结构改性 (13) 5.2表面改性 (13) 6、天然沸石改性流程（实验阶段） (14) 7、天然沸石处理废水的工艺流程 (15) 8、饱和改性沸石的再生工艺流程 (16) 9、小结 (16) 10、参考文献 (17)
前言 水是人类和生产生活必不可少的重要自然资源。地球上水的资源约有13.6亿立方公里，大部分都是海水，而淡水资源只占总水量的2.35%，且主要分布在南北两极的冰雪之中目前人类可以直接利用的只有地下淡水、湖泊水和河床水，三者总和约占总水量的0.77%，除去人类不能开采的深层地下水，人类实际能够利用的水只占总水量的0.2%。因此，地球上可以用的水资源不丰富。水质量的好坏直接不仅关系到公众的身体健康，也关系到工业生产的正常进行及产品质量，直接影响到了社会的安定与经济的发展。 近年来，随着工农业的迅速发展、人口数量的急剧增长及城镇化进程的加快，我国不仅面临水资源的严重缺乏，更面临着水体污染日益严重的局面。然而，化工行业消耗的水资源最多，同时又是主要的水污染源头。化工行业所产生的废水大多含有有毒有害物质，生物难以降解，处理困难且成本很高，造成了很多企业偷排未经处理的废水的现象。其中含酚废水是普遍且危险性很严重的工业废水之一。我国已将废水中的酚类污染物列为优先控制的污染物。DDNP废水就属于化工行业中一种难以降解的有机废水，该废水成分复杂，呈黑色，并含有酚类污染物。因此，DDNP废水必须经过处理，达到一定标准后才能排放。这类废水的处理难度较
沸石改性综述
L沸石的改性 一．引言 酸型沸石是一种广泛应用于石油精炼厂和石化生产过程的催化剂。由于沸石分子筛的酸强度及酸分布都会影响到沸石的稳定性和催化性能，因此沸石科学的早期人们就已经开始研究利用离子交换技术来改变沸石酸性质。例如，20世纪40 年代Barrer描述了丝光沸石的离子交换行为[i][ii]。Sherry[iii]和Breck [iv]已经总结出一套一般的离子交换方法[v]，这种方法适用于分子筛离子交换已经得到证实[vi,vii]。接着，在20世纪六七十年代，焙烧作为一种主要的方法被用来研究Y（FAU）沸石[viii,ix]。沸石分子筛的催化性能受SiO2/Al2O3的影响，改变分子筛的SiO2/Al2O3也成了研究分子筛的重点，常常通过直接合成或者通过合成后处理的方法，得到高硅铝比的沸石分子筛，经脱铝处理的高稳定的USY分子筛为流化催化裂化奠定了基础，高硅铝比的丝光沸石也显示出了独特的催化性能。 分子筛的改性范围很广，从简单的离子交换直到结构完全崩塌的材料都属此范围。既包括对非骨架元素的改性也包括对骨架元素的改性。兰州炼油化工总厂石化研究院的高繁华等人总结了沸石改性的方法，主要包括三大类：一是结构改性，即改变沸石的SiO2/M2O3（M＝Al或Fe，B，Ca等）从而达到改变沸石酸性的目的，水热脱铝是这类改性沸石的典型方法；二是沸石晶体表面改性，如加入不能进入沸石孔道的大分子金属有机化合物达到改性目的；三是内孔结构改性，即改变沸石的酸性位置或限制沸石的内孔的直径，例如金属阳离子交换。 目前工业上广泛应用的分子筛大多是需要提高其耐酸性能，分子筛骨架的酸碱性与分子筛骨架的硅铝比密切相关，所以往往需要对分子筛进行后处理来改变骨架的硅铝比，从而改变它的酸碱性和活性中心的数目和强度来适应催化反应的需要。改变分子筛的硅铝比，通常是在合成后对分子筛进行脱铝补硅处理，沸石分子筛脱铝补硅的方法很多[x,xi]，主要有： （1）酸处理的方法可用无机酸或有机酸处理分子筛，使其骨架脱铝，可使用的酸有盐酸、硫酸、硝酸、甲酸[xii]、乙酸、柠檬酸[xiii]、乙二胺四乙酸（H4EDTA）等。根据分子筛耐酸性的差异，采用不同浓度的酸进行骨架脱铝。对于耐酸性好的高硅沸石多用盐酸漂法，以抽走骨架中的铝，结构仍保持完好。在骨架铝脱出的同时，孔道中非晶态物质也被溶解，这样减少了孔道阻力。对于耐酸性差的分
含铅废水的处理方法
含铅废水处理方法有哪些？ 目前，工业中处理废水中重金属铅离子一般采用化学沉淀法和离子交换法。另外，液膜法和生物吸附法是新兴的含铅废水的处理方法，目前处于研究阶段。而电解法则是一种有待人们重新认识的古老方法。 （1）化学沉淀法 化学沉淀法是目前使用较为普遍的方法。所用沉淀剂有：石灰、烧碱、氢氧化镁、纯碱以及磷酸盐，其中氢氧化物沉淀法应用较多。此法是将离子铅转化为不溶性铅盐与无机颗粒一起沉降，处理效果比较好，可以达到国家排放标准。但大量的铅盐污泥不易处理，容易造成二次污染，且此法存在占地面积大、处理量小、选择性差等缺点。 （2）离子交换法 离子交换法是利用离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子进 行交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力。 离子交换法处理铅离子是较为理想的方法之一，不但占地面积小、管理方便、铅离子脱除率很高，而且处理得当可使再生液作为资源回收，不会对环境造成二次污染。离子交换法的缺点是一次性投资比较大，且再生也存在一定的困难。 （3）生物吸附法
使用生物材料处理和回收含铅废水的技术是既简单又经济的治理方法，已经引起了人们的重视。生物材料对重金属天然的亲和力，可用以净化浓度范围较广的铅离子废水以及混合的金属离子废水。其优点有：①受pH值影响小；②不使用化学试剂；③污泥量极少；④无二次污染； ⑤排放水可回用；⑥菌泥中金属可回收且菌泥可用作肥料。生物吸附法将是废水深度处理常用的方法。 （4）电解法 电解法目前处理含铅废水难度较大，但很有潜力。此方法在国内外尚处于研究阶段。 要彻底地治理含铅废水造成的污染，清洁生产和综合利用是发展的趋势。一方面，必须改进电池等生产工艺现状，积极探索研究新工艺、新方法，大力推广清洁生产，从源头上遏制污染的产生；另一方面，对产生的含铅废水必须采用处理和利用相结合的方式，尽可能提取废水中有用物质，实现经济效益和环境效益的双丰收。
改性沸石在河道治理中氨氮吸附-脱附工艺的研究
改性沸石在河道治理中氨氮吸附-脱附工艺的研究 一、引言 氨氮是一种常见的水污染物，来自农业排放、城市污水处理厂和工业废水等源头，对水体造成严重的污染。氨氮的排放不仅影响水生态环境，还对人体健康造成威胁。对氨氮的治理成为当前水环境保护的重要课题之一。改性沸石具有很好的吸附特性，被广泛应用于水处理领域。本研究旨在探讨改性沸石在河道治理中氨氮吸附-脱附工艺的研究，为水体治理提供新的思路和方法。 二、改性沸石对氨氮的吸附特性 1.改性沸石表面结构和功能基团 改性沸石具有丰富的孔隙结构和大量的活性位点，能够有效吸附水体中的有机物质和无机物质。通过表面处理和功能基团引入，改性沸石的吸附性能得到了极大的增强，对氨氮的吸附能力也随之提高。 2.改性沸石对氨氮的吸附动力学 研究表明，改性沸石对氨氮的吸附是一个快速的过程，吸附速率快，吸附量大。在不同溶液浓度和pH条件下，改性沸石对氨氮的吸附量呈现出不同的变化规律。这为河道治理中氨氮的吸附提供了理论基础。 三、改性沸石氨氮吸附-脱附工艺研究 1.改性沸石氨氮吸附工艺 利用改性沸石对水体中的氨氮进行吸附处理，可以有效地去除水体中的氨氮污染物。通过实验发现，在一定的操作条件下，改性沸石对氨氮的吸附效果非常显著，吸附率高达90%以上。这为改性沸石在河道治理中的应用提供了可靠的技术支撑。 2.改性沸石氨氮脱附工艺 在改性沸石吸附了大量氨氮后，如何对其进行脱附处理是一个关键问题。研究发现，通过调整酸碱度、温度和浓度等条件，可以有效地实现氨氮的脱附。脱附后的改性沸石可以再次被使用，具有良好的再生性能，为后续的治理工作提供了便利。 四、改性沸石在河道治理中的应用前景 改性沸石具有很好的吸附-脱附性能和再生能力，适合用于河道治理中氨氮的去除。通过改性沸石技术，可以快速高效地处理水体中的氨氮污染物，提高水体的水质，改善水
β-环糊精改性沸石吸附水中有机污染物和重金属的研究
β-环糊精改性沸石吸附水中有机污染物和重金属的研究 β-环糊精改性沸石吸附水中有机污染物和重金属的研究 摘要： 水是维持生命和发展的基本资源之一，然而，水资源的污染给人们的生产和生活带来了严重威胁。有机污染物和重金属是水体中主要的污染源之一。本研究通过改性β-环糊精对水中的 有机污染物和重金属进行吸附研究。实验结果表明，改性β- 环糊精在吸附有机污染物和重金属方面具有良好的效果，为解决水资源污染问题提供了新的途径。 引言： 随着人口的不断增加和工业化的迅猛发展，水资源污染日益严重。有机污染物和重金属是水体污染的主要成分，对生态环境和人体健康造成了严重威胁。因此，寻找高效的吸附剂成为了解决水污染问题的重要途径之一。 目前，许多吸附剂被广泛应用于水处理领域。β-环糊精 是一种常用的吸附材料，其具有空心球状结构，具有较大的表面积和孔隙结构。然而，传统的β-环糊精对大量有机污染物 和重金属的吸附能力有限，需要进行改性以提高吸附性能。 实验方法： 本研究选取了天然β-环糊精作为原材料，通过改性方法制备 了改性β-环糊精。首先，将β-环糊精溶解在适量的溶剂中，然后添加适量的交联剂，进行搅拌反应。反应一定时间后，将反应产物进行过滤、洗涤和干燥处理，得到改性β-环糊精。 实验结果： 通过SEM观察发现，改性β-环糊精表面呈现出均匀的颗粒结构，孔隙结构明显。此外，对改性β-环糊精进行了吸附实验，
实验结果显示，改性β-环糊精在吸附水中的有机污染物和重 金属方面具有良好的性能。有机污染物的吸附率达到了90%以上，重金属的吸附率也超过了80%。实验结果表明，改性β- 环糊精能够有效地吸附水中的有机污染物和重金属。 讨论： 本研究通过改性β-环糊精进行吸附实验，结果显示改性β- 环糊精在吸附水中的有机污染物和重金属方面具有良好的效果。改性β-环糊精具有较大的表面积和孔隙结构，能够有效地吸 附有机污染物和重金属。这些实验结果为解决水资源污染问题提供了新的途径。 结论： 本研究通过改性β-环糊精对水中的有机污染物和重金属进行 了吸附研究，结果表明，改性β-环糊精具有良好的吸附性能。这些研究成果有望为解决水资源污染问题提供新的方法和思路。未来的研究可以进一步优化改性β-环糊精的制备方法，提高 其吸附性能，以期更好地应对水资源污染挑战 本研究通过添加适量的交联剂对β-环糊精进行改性，并 对其吸附水中有机污染物和重金属的性能进行了实验研究。实验结果表明，改性β-环糊精具有均匀的颗粒结构和明显的孔 隙结构，能够有效地吸附水中的有机污染物和重金属，其吸附率分别达到了90%以上和80%以上。通过本研究，我们发现改 性β-环糊精可以作为一种有效的吸附材料，用于解决水资源 污染问题。未来的研究可以进一步优化改性β-环糊精的制备 方法，提高其吸附性能，以期更好地应对水资源污染挑战
天然沸石在废水处理中的应用及缺陷
天然沸石在废水处理中的应用及缺陷 利用天然非金属矿产来处理废水的研究是当前环保研究的热点之一。沸石的结构决定其具有独特的吸附性，催化性，离子交换性，离子的选择性，耐酸性，热稳定性，多成分性，及很高的生物活性和抗毒性等。它的物理化学特性使沸石第一次被发现开始就引起了无机矿物学家的兴趣。现在，沸石广泛应用于现代生产、生活的各个领域，如畜禽饲料、水产养殖、化工环保、兽药、饲料添加剂等。特别在废水处理领域中的应用国内外学者已做了大量的研究。沸石种类较多，在水处理中应用最多的是斜发沸石，它是自然界中最丰富的沸石，而且分布广泛，这种沸石甚至颗粒很小时在电解质溶液中机械性能也很稳定。本文主要讨论的是斜发沸石。 利用天然沸石可以除去废水中的氨态氮，利用天然斜发沸石治理氨氮废水效果明显，平均脱除率为85%，吸附后的含氨沸石进行农作物栽培实验取得很好的效果。沸石对放射性元素有一定的去除能力，如对Cs137和Sr90有极好的交换除去能力，对Cs137的去除率可达99%。由于各种阳离子的水合半径的差异，斜发沸石对某些阳离子具有较强的选择吸附能力，其阳离子交换顺序为：Cs+>Rb+>K+>NH + >Sr2+Q Ba2+>Ca2+>Na + >Fe3+>A13+>Mg2+>Li+。沸石有良好的交换Ca2+，Mg2+的能力，因此沸石可做硬水软化剂，在没有Cs+，Rb+ 存在时，可以从海水中提取K+制造钾盐，这对于发展我国农业具有重要的意义。 沸石在自然状态下，发生各种置换现象而吸附了大量的金属阳离子和水分子，沸石对各种重金属（离子）具的程度不同的吸咐选择性，和沸石硅铝比有关。各种重金属（离子）在
沸石在水处理中的应用
沸石在水处理中的应用 沸石是一种具有架状结构的含水多孔性碱或碱土金属硅铝酸盐矿物，其主要结构为硅氧四面体，其中部分si4+被Al3+替代形成铝氧四面体。硅氧四面体通过氧原子进行连接，形成许多的空穴和孔道，使得沸石具有较大的比表面积和较多的吸附位点；而在铝氧四面体中，铝原子是三价，不能与氧原子产生电荷平衡，导致铝氧四面体带负电，过剩的负电荷能够吸引带正电荷的金属阳离子(碱金属或碱土金属离子)，这些阳离子与铝硅酸盐结合较弱，具有很大的流动性，能够与周围水溶液中的阳离子发生交换作用，交换后沸石的结构不被破坏，这种独特的结构决定了沸石具有强的离子交换和吸附性能。沸石资源分布广泛、储量大，廉价易得，而且可以通过再生重复利用。沸石结构上的独特性和资源上的分布优势及其可循环利用的特点使其已成为废水处理工艺中常用的水处理剂之一，被广泛应用于废水中氮磷、重金属、有机物等污染物质的去除。 本文就近年来对沸石在水处理中的应用、吸附机理、改性方法以及再生方法的主要研究进展进行了论述，展望了其应用前景，探讨了沸石处理废水时急需解决的问题及进一步研究的方向。 1、去除废水中的氦磷 氮磷可使某些藻类恶性繁殖，导致水体富营养化，已影响到人类的生产和生活。去除氮磷的材料和方法有许多，其中利用沸石的离子交换和吸附特性去除氮磷是目前国内外研究的热点。沸石对氨氮的去除机理为对非离子氨的吸附作用和对离子氨的离子交换作用。其原因是氨为极性分子，而沸石表面带负电，因此对氨具有较强的吸附作用。离子态的氨氮可以通过沸石中的孔道和孔穴，到达沸石表面，与沸石晶格中的阳离子如Ca2+、Mg2+等发生交换，
从而使水中的离子态氨氮减少。天然沸石的选择交换性顺序一般为：Cs+>Rb+>K+>NH4+> Ba2+>S2+r>Na+>Ca2+>Fe3+>A1>Mg>Li>Cd>Cu>Zu。在上述各种阳离子共存的溶液中，除Cs、Rb、K外，沸石优先选择的是NH，可见沸石对NH4有较强的吸附作用。沸石对废水中磷的去除则以物理吸附为主。 钱峰等研究了钙型天然斜发沸石处理废水中氮磷的性能，结果表明，钙型天然斜发沸石对氨氮和磷的去除率分别达到96%、100%。本课题组前期考察了在不同条件下甘肃白银产天然沸石对水中氨氮的吸附性能，发现该沸石对氨氮有非常好的吸附效果，吸附量可达14.5mg/g 以上。进行了天然沸石去除水溶液中氮磷的研究，发现在反应开始5分钟内能够完成对氨氮的吸附，在pH值为7.2，反应120分钟后，磷的去除率可达93%。 2、对废水中重金属及砷的去除 Cabrera_9等研究了天然沸石对水溶液中重金属离子的吸附性能，发现沸石对重金属有较高的吸附能力。将天然多孔质沸石颗粒应用于矿井中重金属离子Pbn、Cu和zn的吸附去除，发现经多孔质沸石颗粒吸附后，这3种金属离子的去除率均大于98%。发现钠改性斜发沸石能明显提高对Cu2+、Pb和Cd等重金属离子的交换能力，而微波改性斜发沸石能明显提高对水中AS(Ⅲ)的吸附能力。 3、对废水中有机物的去除 研究发现改性沸石主要去除相对分子质量较大的有机物，对相对分子质量较小的有机物去除效果很差。孙同喜等将活化沸石应用到曝气生物滤池对微污染源水进行生物预处理，能够有效减少小分子量有机物。研究表明表面活性剂改性沸石可以用于油气田废水中多种有机物的去除。 4、对废水中放射性物质的去除 采用土耳其天然斜发沸石去除液态放射性废物中的BCs、co、sr和Ag。结果表明，此沸石对Cs和Ag具有很高的选择性，在无K时，亦能有效地去除co和Sr。Faghi—hianH等考察了不同产地的天然斜发沸石及其钠盐形式对废水中Cs、Sr的去除效果，结果表明，钠型沸石比未改性的沸石效果好。
重金属废水处理技术工艺
重金属废水处理技术工艺 重金属废水常见于电镀、电子工业和冶金工业，尤其是电镀、电子工业废水，它的成分非常复杂，除含氰(CN-)废水和酸碱废水外，根据重金属废水中所含重金属元素进行分类，一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废 水等。 对于重金属废水，由于其对自然环境危害大，所以国内外普遍十分重视此类废水的处理，研究出 多种治理技术。通过对其治理，采取将有毒化为无毒、将有害转化为无害，并且回收其中的贵重 金属，将净化后的废水循环使用等措施，消除和减少重金属的排放量。随着电镀、电子工业的快 速发展和环保要求的日益提高，目前，此类行业已逐渐采用清洁生产工艺、总量控制和循环经济 整合阶段，资源回收利用和闭路循环是重金属废水处理发展的主流方向。 一、处理特点和基本原则 废水中的重金属是各种常用方法不能分解破坏的，而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理 和化学形态。例如，经化学沉淀处理后，废水中的重金属从溶解的离子状态转变成难溶性化合物 而沉淀下来，从水中转移到污泥中;经离子交换处理后，废水中的金属离子转移到离子交换树脂上;经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。总之，重金属废水经处理后形成两种产物，一 是基本上脱除了重金属的处理水，一是重金属的浓缩产物。重金属浓度低于排放标准的处理水可 以排放;如果符合生产工艺用水要求，最好回用。浓缩产物中的重金属大都有使用价值，应尽量回 收利用;没有回收价值的，要加以无害化处理。 重金属废水的治理，必须采用综合措施。首先，最根本的是改革生产工艺，不用或少用毒性大的 重金属;其次是在使用重金属的生产过程中采用合理的工艺流程和完善的生产设备，实行科学的生 产管理和运行操作，减少重金属的耗用量和随废水的流失量;在此基础上对数量少、浓度低的废水 进行有效的处理。重金属废水应当在产生地点就地处理，不同其他废水混合，以免使处理复杂化。更不应当不经处理直接排入城市下水道，同城市污水混合进入污水处理厂。如果用含有重金属的 污泥和废水作为肥料和灌溉农田，会使土壤受污染，造成重金属在农作物中积蓄。在农作物中富 集系数最高的重金属是镉、镍和锌，而在水生生物中富集系数最高的重金属是汞、锌等。 二、重金属废水的常用处理技术 1化学沉淀 化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉 法和硫化物沉淀法等。 中和沉淀法 在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点： (1)中和沉淀后，废水中若pH值高，需要中和处理后才可排放;
铅酸蓄电池废水处理工艺
铅酸蓄电池废水处理工艺 在制造蓄电池过程中所产生的废水主要来自配酸、涂板和化成三个工艺，主要含有溶解铅，硫酸铅和其他有机添加剂和机油等，除此还含有生活污水以及车间地坪冲洗废水。铅离子作为蓄电池废水的主要输出的重金属离子，若不妥当处理排放至环境，将会对环境造成严峻的污染，危害人们健康。目前铅酸电池废水的处理方法主要有物理处理法和化学处理法和生物法三大类。 1、物理处理方法 1.1 吸附法 吸附法作为常用的铅蓄电池废水的处理方法之一，其简洁高效，产生污泥量少，始终在去除重金属和难降解污染方面有着独特优势。其主要分为物理吸附和生物吸附。物理吸附主要有常见的活性炭、树脂和电气石等，而其他物理吸附剂以及生物吸附剂能得到实际推广应用很少。张青等讨论发觉当电气石粒径为0.5μm，反应pH=6.0，吸附时间为20min时，用于处理铅初始质量为18~41mg/L的蓄电池废水，铅的去除率可达99.5%。 电气石在国外水处理行业盛行，在我国废水处理中较少应用。因此，开发高效的吸附材料应用于重金属废水中始终是讨论者的热点方向。Tao等以污泥和甘蔗渣为原料制备对蓄电池废水中的Pb(II)吸附的吸附剂，在800℃下热解0.5h，得到最大表面积为806.57m2/g 的有机官能团。讨论表明，在pH=4.0的条件下，60%硝酸时对Pb(II)的吸附量最高。Zhou[6]等采纳简洁的一步溶胶——凝胶法制备了海
绵状的聚硅氧烷氧化石墨烯(PSGO)凝胶吸附剂用于去除废水中的铅。讨论发觉对Pb(II)的最大吸附量达到256mg/g。其具有优异的机械强度和高效的吸附/再生力量，可重复使用性。在静态处理工艺中，经过5个循环后，实际工业废水中Pb(II)可由3.225mg/L将至0.01mg/L 以下。值得留意的是，在固定床柱中原位再生PS-GO凝胶吸附剂是可行的，具有污泥量少的优点。可作为大规模吸附技术处理实际重金属废水的技术。 1.2 膜分别法 膜分别方法是利用选择性透过原理开展的，使Pb(II)和悬浮物和有机分子等其他污染物被截留而水分子通过膜孔实现净化。在铅蓄电池废水中使用较多的膜分别法有液膜，超滤和反渗透等，其具有操作便利、效率高、渗透量大和不易产生二次污染等优点。 其中胶团强化超滤技术(MEUF)是指向废水中加入适量表面活性剂，达到肯定浓度形成胶团，使水中的重金属吸附或键合在胶团中，并被超滤膜截留。张志彬等探讨鼠李糖脂强化超滤技术对含铅废水的处理效果。讨论表明，影响重金属离子铅去除率因素主要是pH值，鼠李糖脂浓度次之。其最佳条件为鼠李糖脂浓度为8CMC，pH=9，操作压力为300kPa，最大Pb(II)去除率可达到89.66%。国外也有采纳为微纳米气泡技术(MNBS)对含铅及强酸性等重金属工业水体(譬如铝(14.967mg/L)、铅(4.227mg/L)、强酸性(pH为0.55))进行处理。其中空气压力为90Pa，MNB的尺寸为7μm，水流量为4.67L/min。应用微纳米气泡技术处理不同浓度的铅废水，其讨论结果表明，铅的去除
工业废水中金属离子的去除方法
1化学沉淀 化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉法和硫化物沉淀法等。 中和沉淀法 在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点： 1）中和沉淀后，废水中若pH值高，需要中和处理后才可排放； 2）废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Sn、AI等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制pH值，实行分段沉淀； 3）废水中有些阴离子如：卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物，因此要在中和之前需经过预处理； 4）有些颗粒小，不易沉淀，则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。 硫化物沉淀法 力叭硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀后从废水中去除的方法。 与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，反应时最佳pH值在7—9之间，处理后的废水不用中和。硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。为了防止二次污染问题，英国学者研究出了改进的硫化物沉淀法，即在需处理的废水中有选择性的加入硫化物离子和另一重金属离子（该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高）。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解，这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来，同时能够有效地避免硫化氢的生成和硫化物离子残留的问题。2氧化还原处理 化学还原法 电镀废水中的Cr主要以Cr6+离子形态存在，因此向废水中投加还原剂将Cr6+还 原成微毒的Cr3 +后，投加石灰或NaOH产生Cr OH）3沉淀分离去除。化学还原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一，在我国有着广泛的应用，其治理原理简单、 操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还原剂的不同，可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。 应用化学还原法处理含Cr废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或 Na2CO3,则污泥少，但药剂费用高，处理成本大，这是化学还原法的缺点。 铁氧体法 铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含Cr废水中加入过量的FeSO4,使Cr6+还原成Cr3+，Fe2+氧化成Fe3+,调节pH值至8左右，使Fe离子和 Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应，形成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高，易于固液分离和 脱水。铁氧体法除能处理含Cr废水外，特别适用于含重金属离子种类较多的电镀混合
污水处理沸石
污水处理沸石 污水处理沸石是一种常用的水处理材料，用于去除水中的污染物和有害物质。它是一种天然矿石，主要成分是硅酸盐矿物，具有良好的吸附性能和催化活性。在污水处理领域，沸石主要用于去除水中的重金属离子、有机物和氨氮等污染物。 一、沸石的吸附性能 沸石具有高度的孔隙结构和表面积，能够提供大量的吸附活性位点，从而有效吸附水中的污染物。其孔隙结构包括微孔、中孔和大孔，能够适应不同尺寸的污染物分子。此外，沸石表面带有一些氧化铝和氢氧化铝等活性位点，具有一定的离子交换能力，可吸附水中的离子污染物。 二、沸石的应用 1. 去除重金属离子 沸石对重金属离子具有较高的吸附能力，如铅、镉、铬等。其吸附机理主要是离子交换和表面络合作用。通过调节沸石的孔隙结构和表面性质，可以实现对不同重金属离子的高效去除。 2. 去除有机物 沸石对有机物的吸附能力主要依赖于其孔隙结构和表面性质。一般而言，较大的有机分子更容易被吸附，而较小的有机分子则需要较高的温度和压力条件下才能实现吸附。通过改变沸石的孔隙结构和表面性质，可以提高其对不同有机物的吸附效果。 3. 去除氨氮
沸石对氨氮的吸附主要是通过离子交换作用实现的。沸石表面的活性位点可以与氨氮中的离子交换，将其吸附在沸石表面。此外，沸石还可以通过催化氧化作用将氨氮转化为无害物质。 三、沸石的优势 1. 高效去除污染物 沸石具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，能够提供更多的吸附位点，从而实现高效去除水中的污染物。 2. 环保可持续 沸石是一种天然矿石，无毒无害，不会对环境造成污染。此外，沸石可以通过再生和重复利用，具有较长的使用寿命。 3. 操作简便 沸石的使用和维护相对简单，只需将其放置在污水处理设备中，定期清洗和再生即可。 四、沸石的应用案例 1. 污水处理厂 沸石可以作为污水处理厂的主要处理材料，用于去除污水中的重金属离子、有机物和氨氮等污染物。通过合理的工艺设计和沸石的应用，可以实现污水的净化和回用。 2. 工业废水处理 沸石可以应用于工业废水处理中，去除废水中的有机物和重金属离子。根据废水的特性和处理需求，可以选择合适的沸石类型和处理工艺。 3. 水源地保护
含铅废水处理工艺
含铅废水处理工艺 铅常被用作原料应用于蓄电池、电镀、颜料、橡胶、农药、燃料等制造业;铅板制作工艺中排放的酸性废水pH3=铅浓度最高,电镀废液产生的废水铅浓度也很高; 铅是自然界分布很广的元素,也是工业中常使用的元素之一;铅和可溶性铅盐都有毒性,含铅废水对人体健康和动植物生长都有严重危害;如每日摄取铅量超过0.3-1.0mg,就可在人体内积累,引起贫血、神经炎等;随着工业技术的迅速发展,工业废水中的重金属铅作为一类污染物,国家排放标准中明确规定含铅废水的排放标准为铅总含1mg/L; 一、含铅废水的来源 含铅废水来自各种电池车间、选矿厂、石油化工厂等;电池工业是含铅废水的最主要来源,据报道,每生产1个电池就造成铅损失4.54-6810mg,其次是石油工业生产汽油添加剂; 尽管铅不如铜、镉那样常见,但它却是废水中的普通组分;尤其是电池厂在生产过程中产生大量含铅废水,废水中铅含量超出国家标准百倍,对地下水源构成很大威胁,如果不进行处理而任意排放,必然给环境与社会带来极大的危害; 二、含铅废水处理工艺 目前含铅废水的处理工艺,应用较多、较成熟可靠的技术有：离子交换法、沉淀法、吸附法、电解法以及以上工艺的组合; 1.离子交换法 离子交换法的原理是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法,常用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等;离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的;推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力; 在对炸药厂废水的处理研究中,使用强酸性阳离子交换树脂、在pH值5．0—5．2时,用磷酸树脂对排放水进行离子交换处理,铅含量可降到O．20一O．53mg／L；在对离子交换工艺及相应工艺条件运行及考察,含铅量10m∥L的废水经离子交换处理,排出水含铅量为0．14一O．18mg／L,达到国家排放水质量标准;利用由氯甲基化交联的聚苯乙烯氧化制得的带羧基的弱酸树脂强酸性阳离子交换树脂,在pH=2．5、流速为15夥小时,可以处理700倍树脂体积的废液流,排放量可以达到0．01毫影升以下; 离子交换法除铅工艺的特点是：a．除铅彻底,工业含铅废水可实现达标排放;b．对环境污染危害小,污泥少;c．离子交换树脂的使用寿命长达5年以上,可经再生反复使用;d．离子交换装置占地面积小; 2.沉淀法 沉淀法是工业处理含铅废水的一种重要工艺,主要分为化学沉淀法和物理沉淀法,化学沉淀法主要是选择合适的化学沉淀剂将铅离子转化为不溶性的铅盐与无机颗粒一起沉降;物理沉淀法主要是絮凝沉淀法,选择主要的絮凝剂使铅离子变成中性的微粒,在分子的作用下,加快沉降速度,实现固液分离; 1化学沉淀法 化学沉淀法是目前使用较为普遍的方法;其又可以分为a．氢氧化物沉淀法．b．硫化物沉淀法；c．碳酸盐沉淀法等等;所用沉淀剂有：石灰、烧碱、硫化盐、纯碱以及磷酸盐;其中氢氧化物沉淀法应用
铅酸蓄电池生产企业含铅废水的治理工艺
铅酸蓄电池生产企业含铅废水的治理工艺 相较于其他蓄电池，铅酸蓄电池具有更大的放电量、更低的造价成本、更鲜明的可逆性，一般可以在众多领域中用作化学电源，可谓是一种应用范围极为广泛的蓄电池。但是，在企业生产铅酸蓄电池的过程中，存在着非常明显的铅污染问题，如含铅废气或含铅废水。对于含铅废水，以往都是使用碱石灰法进行处理，但是这种方法处理效率并不理想，同时还会产生大量的铅盐泥，因此生产企业需要采用更加先进的科学技术与工艺手段来提高处理效率、减少铅盐泥量。本文试对铅酸蓄电池含铅废水的具体治理工艺进行简单研究。 标签：铅酸蓄电池；生产企业；含铅废水；治理工艺 含有铅离子的强酸性废水是铅酸蓄电池的常见生产遗留物，属于Ⅰ类污染物，严重污染环境，对生态有强烈的破坏效果，若是处理不够妥善则会给生态环境带来严重的破坏，因此国家对于含铅废水的要求是要将废水严格处理后才能排放。现阶段，可使用电渗析法、化学沉淀法处理含铅废水。除此之外，吸附法与离子交换法也是很好的选择。这些方法各有优点，或是成本较低，或是操作简便，或是处理效果非常理想。如何选择适宜的方法进行含铅废水治理，正是本文所要研究的课题。 1 含铅废水及其危害 在生产铅酸蓄电池时，不可避免地会出现一定量的铅损失。据统计，几乎是每生产一块铅酸蓄电池，便会损失5～7000mg铅，且铅的损失形式主要是废水中的离子。截至2016年，我国在铅酸蓄电池的生产上达到了280，000，000KV A·h，这意味着含铅废水的量也是极为可观的。众所周知，铅具有较大的毒性，而含铅废水中含有的可溶性铅盐同样具有非常鲜明的毒性，若是不经处理便排放出来，将会进入动物或植物的体内，人类在食用动植物后铅与可溶性铅盐便会随之进入人体，造成贫血、肢体水肿、急性铅中毒乃至肾衰竭等严重结果，而儿童在摄入铅与可溶性铅盐后其生长发育将会受到严重的阻碍。 2 常见处理工艺 2.1 化学沉淀法 化学沉淀法现阶段使用范围较广，纯碱、磷酸盐、石灰以及氢氧化镁均是常见的沉淀剂。通过化学反应，铅离子与沉淀剂形成新的产物——无机颗粒与不溶性铅盐，这些物质沉淀后所余下的水便可以达到《污水综合排放标准》。这种方法的优点是处理效率高、操作难度低，缺点是若使用单一的药剂会导致铅盐污泥过多，难以处理，容易引发二次污染。当然，这个问题可以在一定程度上得到解决，例如可以通过碱式氯化钙法，通过揉入氯化钙来促进共聚物沉淀的形成，進而提高废水的除铅率、降低污泥量、预防二次污染。
吸附法处理含铅废水技术进展
吸附法处理含铅废水技术进展 摘要本文主要对吸附法处理含铅废水的研究做了评述，认为要彻底地治理含铅 废水造成的污染，清洁生产和综合利用是发展的趋势。 关键词铅废水吸附离子交换 随着社会的发展，大量未经处理的重金属废水直接排入天然水体，造成了巨 大的危害。其中重金属铅的污染事故更为突出，铅离子和可溶性铅盐都是有毒的，能对人体健康和植物生长造成危害。它可毒害人的神经和造血系统，引起痉挛、 神经迟钝及贫血等，尤其是影响儿童的发育[1]。水体中含铅废水的来源主要是电镀、冶炼、铸造、农药、财会、染料、石油、电池、印刷等行业排放的工业废水 以及空气中含铅颗粒物在水体中的沉降。含铅废水的处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法、电解法、吸附法、生物法、膜分离法等，本文就吸附法的研究成果 作以论述。 吸附法是污水处理的一种常用方法，根据吸附材料的不同可大致分为三种类型，即物理吸附、离子交换和生物吸附。 1．物理吸附 物理吸附主要是利用某些天然物质如粉煤灰、陶粒等具有较大比表面积、高 的孔隙率及较强的极性等对水中铅离子进行吸附。这种处理方式成本较低。陈红 燕等[2]用城市污泥-膨润土颗粒吸附剂吸附含铅废水。结果表明在温度为25℃左右，pH=4，Pb2+初始浓度为30mg/L、吸附剂用量为10g/L、吸附时间为30min条 件下，吸附剂对废水中的Pb2+的去除效率可达92.55%。陈文珊等[3]利用废陶瓷 对含铅废水进行处理，试验证明，掺杂40%瓷土和一定比例淀粉的废陶瓷粉，在800℃下煅烧成型的多孔陶瓷对铅离子有一定的吸附能力，铅去除率达49.2%。刘 鲱等[4]利用粉煤灰-膨润土颗粒吸附含铅废水，在温度25℃、pH值为5、Pb2+初 始浓度为40mg/L、吸附剂用量为2g/L、吸附时间为1h条件下通过振荡吸附实验，，吸附剂对废水中Pb2+的去除率可达95.27%。赵靓洁等[5]利用高炉渣去除 水中的铅，实验结果表明，高炉渣吸附铅的平衡时间约为120min;吸附反应为一 个自发放热过程。认为高炉渣内的Si-O-Si是主要吸附位点，参与反应的主要是炉 渣内的硅氧键。 2．离子交换法 离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法。应用的离子交换 剂有离子交换树脂、沸石等。天然沸石是一族含水铝硅酸盐矿物，其主要化学成 分是SiO2，其次是 Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO 和 Na2O 等。天然沸石晶体具有四 面体骨架，其中构成沸石晶体的基本结构单元是硅氧(SiO2)和铝氧(Al2O3)四面体。这些硅、铝氧四面体通过处于顶点的氧互相连接起来，由于铝原子是三价，使铝 氧四面体带有一个负电荷。为保持电中性，在铝(硅)氧四面体附近必须有一个带 正电荷的金属阳离子。由于沸石的独特的结构特点，使其适合吸附金属阳离子[1]。卓猛等[6]利用自制HY沸石-ZrSiO4吸附剂颗粒。把这种吸附材料用于废水中Pb2+ 处理。结果表明，吸附处理废水中铅离子的最佳条件是：吸附剂用量32g/L，温 度30℃，pH=5～6，吸附1h，此时，吸附量达到最大值为96.87µg/g;脱附实验为 在温度15℃，pH=12的条件下，震荡15min，脱附效率可达88.7%。与单一的天 然沸石比，该吸附剂对Pb2+离子的吸附能力强，成本低，并且可以反复使用。赵 庆良等[7]利用沸石吸附含铅废水，结果表明，当废水中ρ(Pb)为10 mg/L， pH>4.62，吸附剂投加量为5 g/L，25℃处理30 min时，沸石对铅的去除率可达到
重金属处理方法
重金属废水的处理技术 一、重金属废水的主要来源 重金属废水常见于电镀、电子工业和冶金工业，尤其是电镀、电子工业废水，它的成分非常复杂，除含氰(-)废水和酸碱废水外，根据重金属废水中所含重金属元素进行分类，一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。 对于重金属废水，由于其对自然环境危害大，所以国外普遍十分重视此类废水的处理，研究出多种治理技术。通过对其治理，采取将有毒化为无毒、将有害转化为无害，并且回收其中的贵重金属，将净化后的废水循环使用等措施，消除和减少重金属的排放量。随着电镀、电子工业的快速发展和环保要求的日益提高，目前，此类行业已逐渐采用清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段，资源回收利用和闭路循环是重金属废水处理发展的主流方向。 二、重金属废水的常用处理技术 1 化学沉淀 化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉法和硫化物沉淀法等。 中和沉淀法 在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点：
(1)中和沉淀后，废水中若pH值高，需要中和处理后才可排放； (2)废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制pH值，实行分段沉淀； (3)废水中有些阴离子如：卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物，因此要在中和之前需经过预处理； (4)有些颗粒小，不易沉淀，则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。 硫化物沉淀法 加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀后从废水中去除的方法。与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，反应时最佳pH值在7—9之间，处理后的废水不用中和。硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。为了防止二次污染问题，英国学者研究出了改进的硫化物沉淀法，即在需处理的废水中有选择性的加入硫化物离子和另一重金属离子(该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高)。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解，这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来，同时能够有效地避免硫化氢的生成和硫化物离子残留的问题。 2 氧化还原处理 化学还原法