改性沸石对重金属离子吸附性能的试验研究
改性红辉沸石对水中Fe 3+的吸附性能研究
广 州化 工
・０ １７・
改 性 红 辉 沸 石 对 水 中 Ｆ３ ｅ＋的 吸 附 性 能 研 究
张 静， 肖筱 瑜 ， 文 圻 徐
桂林 ５ １０ ） ４ ０４
（ 林矿 产地 质研 究 院 ，环境 工程 与保 护评 价 重点 实验 室 ，广 西 桂
摘 要 ： 为了提高红辉沸石在含金属废水治理方面的应用效果， 通过大量实验确定， 采用氯化铝和氯化镁共同对红辉沸石进行
率达 ９ ％以上 ， ８ 残余 浓度低于 ｌ ｍ ／ ， 出水达到《 Ｏ ｇＬ虽 污水综 合排
放标 准 》 级 要 求 ， 由 于 废 水 呈 淡 黄 色 ， 度 达 不 到 地 表 水 要 一 但 色
求， 往往需进一 步处理。针对这一情况 ， 本文 研究 了利用铝 镁盐 改性 红辉 沸石处理含 Ｆ” 模拟废 水 的性能 及影 响因 素 ， 定 了 ｅ 确 最佳 改性 条件 ， 为红辉 沸石 在水 处理 上提 供 了依据 。我 国沸石 资源 十分 丰富 ， 国 ２ 全 ０多个 省 、 、 市 自治 区均发 现有 矿床 ， 总储 量 占世界第 一位。充分 发挥 我 国沸石 的资 源优 势 ， 利用 沸石 的 性 能 优 势 ， 于 治 理 日益 严 重 的水 污 染 。 必 将 会 产 生 巨 大 的 社 用
３ ０￣ ．ａ ｔｖ ｔ ｎ ｔｍｅ ｗａ ０ Ｃ ｃｉａ ｉ ｉ ｓ１ ｏ ｈ．ｔ ｅ ａ ｏ ｐｔ ｎ ｏ ３ ｈ ｄｓ ｒ ｉ ｆＦｅ ＋一ｃ ｎ ａ ｎ ｎ ｔｒ ｗａ ｈ ａ ｇ ｓ ｏ ｏ ｔ ｉ ｉ ｇ ｗａｅ ｓｔ ｅ ｌｒ ｅ ｔ
．
Ｋｅ ｒ ｓ：ｓｅ ｌｒｔ ｙ ｗｏ ｄ ｔ ｌ ｉｅ；ｍａ ｎ ｓｕ ｃ ｌｒｄｅ；ａ ｕ ｎ ｍ ｈ ｏ ｄ ｅ ｇ ｅ ｉ ｍ ｈｏ ｉ ｌ ｍｉ ｕ ｃ ｌ ｒ ｅ；Ｆ ” ；ｍｏ ｉ ｅ ｔ ｏ ｉ ｅ ｄ ｆ ｄ ｍｅｈ ｄ ｉ
沸石对重金属废水中Cd_NH_3_4_2_的吸附性能研究
沉淀， 而 Ｃｄ（ ＮＨ３） ４２＋却 难 以 沉 淀 。 已 有 报 道 研 究 沸 石 吸 附 废 水 中 重 金 属［ ２－ ８］ ， 但 未 见 利 用 沸 石 对 废 水
中的 Ｃｄ（ ＮＨ３） ４２＋吸附 处理的相关 报道。本文 以沸石
做 吸 附 剂 ， 吸 附 处 理 重 金 属 废 水 中 的 Ｃｄ（
和抵销之， 故一般结构的沸石均含有可交换的阳 离子充斥于硅酸盐簿层之间， 其基本结构的组成 特点决定了沸石有较大的静电力和离子交换性 能 。 同 时 在 硅（ 铝） 氧 结 构 骨 架 间 有 许 多 通 道 和 空 穴， 具有空旷的骨架结构， 拥有巨大的空腔表面， 每克样品的内表面积高达 １１００ 平方米， 仅次于活 性炭。色散力和静电力的加合决定了沸石的吸附 能力特别强。由于静电力， 沸石还对极性物质具有 优先选择吸附作用。
的蛋白质分子结合， 影响酶系统的活性。镉中毒可
引起肺障碍病和肾功能不良。随着工业发展 ， 镉的
排放量越来越大， 镉污染对人体健康已构成极大
威胁［ １］ 。因此， 对 工 业 废 水 中 镉 污 染 的 治 理 是 一 个
刻不容缓的问题。在水体中镉主要以二价离子状
态 存 在 ， 对 含 Ｃｄ（ Ⅱ） 的 工 业 废 水 已 有 相 关 报 导［ ４－
表 ２ Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ 模式拟合结果
温度 （ ℃）
线性回归方程
相关
系数 ｋ
１／ｎ
１５ ｌｇｑ＝０．８７１９＋０．２５１ｌｇｃｅ ０．９８０７ ７．４４５６ ０．２５１１
２５ ｌｇｑ＝０．９２８９＋０．２４９３ｌｇｃｅ ０．９８９１ ８．４８９８ ０．２４９３
图 ４ 温度对吸附量的影响
图 ４ 显示， 吸附量随温度升先增加后减少， 变 经明显 。这说明沸石 对 Ｃｄ（ ＮＨ３） ４２＋的吸附 既有随温 度升高离子交换能力增强的交换吸附， 又有随温 度升高， 吸附能力降低的分子吸附， 吸附力综合作 用的结果是在一定温度范围具有较好的吸附作 用， 对 Ｃｄ （ ＮＨ３） ４２＋的 吸附在 ２５℃时达 到 最 大 吸 附 量。 ２．２ 吸附等温线
氢氧化钠改性沸石对水中cu2+的吸附特性研究
氢氧化钠改性沸石对水中cu2+的吸附特性研究
，
近年来，随着环境保护意识的提升，人们对于水中有害物质含量的控制尤为重视，重金属离子如Cu2+是其中的主要污染物，因此，对水体中重金属离子吸附的研究显得格外重要。
本文以氢氧化钠改性的沸石为对象，研究了该材料对水中
Cu2+的吸附特性。
首先，进行了晶体表征，结果表明，氢氧化钠改性的沸石具有纤维状微结构，表面凹凸不平，具有较好的比表面积。
随后，采用湿化学方式对改性沸石进行了表面改性，上膜成功，化学组成也通过X射线衍射（XRD）结果表明准确。
此外，分别先调节水溶液的pH值，再采用吸收光谱法研究了改性沸石对Cu2+的吸附结果，结果显示，在pH=5的酸性环境中，改性沸石有效减少Cu2+含量，吸附率最高可达到78.9%。
最后，根据曲线拟合结果，可分析出吸附最佳反应活性中Cu2+最适宜存在于pH=5左右，在这一pH值范围内，改性沸石具有良好的水溶性和吸附性能。
总之，本文发现氢氧化钠改性的沸石较好的地均衡特性和比表面积，对水溶液中的Cu2+具有良好的吸附性能，有较好的应用前景。
沸石对几种重金属离子的吸附解吸特性研究
第ｌ ５卷 第 ｌ 期
２ ０ １ ３年 １ 月
面体 和铝氧四面体 间构成 了无限扩展 的三维空间 架状构造【 ］ 。在沸石 的四面体 结构中 ，以铝离子 取代硅离子 所造成 的负 电荷 由钠离子 、钾 离子 、
钙 离 子 和镁 离 子等 平 衡 ，因此 沸 石具 有 较 强 的离
子交 换 和吸 附能力 。
０ ． ５ ０ ０ ０ ｇ于 １ ０ ０ ｍ Ｌ离 心 管 中 ， 分 别 加 入 以 ０ ． Ｏ １ ｍ ｏ ｅ ／ Ｌ Ｋ Ｎ Ｏ 为 平 衡 电 解 质 的 一 系 列 含 Ｃ ｄ ２ ＋
收稿 日期 ：２ ０ １ ２ — １ ２ — ０ １
Ｃｄ ＞Ｚ ｎ ２ 十 ＞Ｃｕ ＞Ｐ ｂ 。
关 键词 ： 沸石； 重金属离子；吸附； 解吸
中图分 类号 ： ｘ ５ ３
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ６ ７ １ — ０ ５ １ ７（ ２ ０ １ ３ ）Ｏ １ — ０ ０ ０ １ — ０ ３
沸石是 １ ７ ５ ６年 由瑞 典矿 物学 家 Ｆ ｒ ｅ ｉ ｇ ｅ ｒ 发 现 的
１ ． ２ 研 究方 法 １ ． ２ ． １ 沸石 对 ｃｄ ２ ＋ 、 Ｚ ｎ ２ ＋ 、 Ｃ Ｕ ２ ＋ 、 ｐ ｂ ２ ＋ 等温吸 附实验 准确 称 取 过 ０ ． １ ７ ８ ｍ ｍ 呢 绒 筛 的 天 然 沸 石
族 多孔 的碱 金 属 和 碱 土 金 属 盐 的总 称 。沸 石 是 由 ３种元 素 ｓ ｉ 、Ａ １ 、Ｏ组 成的 四面体 ，其 中硅氧 四
改性红辉沸石对重金属离子铅的吸附性能研究
等。
性较差， 在酸性较强的条件下易脱铝脱 钙变成 Ｓ ： ｉ 含量大于 ９ ％的非 Ｏ ０ 晶质 因而吸附溶液应在 ｐ ， Ｈ值为 ５ ～ ．进行 ， ．６ Ｏ ０ 即弱酸条件下进行。 ２ 温度对吸附率的影响 ． ２ 控 制 ｐ ： ． ６ 以及恒温 振荡仪 的温度调节范 围为 ２℃ 、 、 Ｈ ５ 一． Ｏ Ｄ ｏ ２ ５ ３ ｃ ３ 、 ｏ 、５ 、Ｏｃ ５ 、ｏ ， Ｏ ５ ４ Ｃ ４ ５ ｃ 、５ ６ 其他条件不变 。结果表 明（ Ｃ、 Ｏ 见 图 ２ ： ２～０ ）在 Ｏ ６ ℃的温度范 围内， 红辉沸石对重金属 离子 的吸附率影响 不大 ， 故在接下来 的实验 中选择在 ２ ℃的常温下进行 。 ５
３ ２ ２ ｌ １ ０ Ｏ
Байду номын сангаас６
８
１ ０
Ｄ Ｈ
图 ｌｐ Ｈ值对铅 离子 吸附量 的影响 （ ÷ ％ 从图 １ 可看 出 ： ｐ Ｈ是影 响吸附作用的 ） 脚落督 嚣鞋 于铅 离子 ， 主要 因素 。对 当 ∞∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ｑ越小 ； ｐ＜． ， Ｈ ７０时 值越小 ， 红辉沸石对重金属离子 的吸附容量∞ ｍ 而在调 节溶液的 ｐ Ｈ时发现当溶液呈碱性或弱碱性时会出现氢氧化铅沉淀 ， 对 实验结果产生了干扰 ， 因此吸附溶液的 ｐ Ｈ不宜呈碱性。红辉沸石耐酸
１ ． 辉 沸 石 的改 性 ２红 改性是 为了提高天然沸石的吸附 、 离子交换能力 。经过改性 ， 以 可
明显 提高其孔隙率及表面活性 ， 提高吸附性能 、 离子交换性能及交换量 等， 从而达到预期效果。本文采用硫酸改性。 改性过程如下 ：准确称取 ６ ± ． １ 天然红辉沸石放置于 ４ ０ Ｌ ０ ０ ０ｇ ０ ０ｍ 的烧杯 中， 加入 ２ ０ Ｌ提前配好 的 ３ ｏ Ｌ ２ ０ｍ ｍ ｌ Ｈ ｓ 溶液 。在室温下 ， ／ ０ 置于 数显 振荡器上 ， 调节震荡值为 １０， ６ 震荡 ２５ ， ．ｈ 然后将产物进行 抽滤 ， 用 去离 子 水 洗 涤 至 中性 ， 入 电热 恒 温干 燥 箱 在 １ＯＣ下 烘 干 。 放 ￣ Ｉ １ ． ３红辉沸石的吸附实验 红辉沸石 的吸附方法如下 ：分别称取 １ ｇ 同粒度的未改性沸石 ． 不 ０ 于 ２０ ５ ｍＬ具塞碘量瓶中 ， 加入 ２ ｍＬ已调节 ｐ ５ Ｈ值 的一定浓度的铅离子 应用溶 液中 ， 于恒温震荡 仪中震荡 ２ ３小 时 ， — 静置 １ｍｎ后 ， ０ｉ 用低 速离 心机 以 ２ ０ ｒ ｉ ０ ０／ ｎ的转 速离心 １ｒｉ， ｍ ０ ｎ 取上层 清液用原子 吸收分 光光度 ａ 法测定其吸光度 ， 利用重金属离 子浓度 与吸光度的线性方程 ， 求出上层 清液 中重金属离子的浓度 ， 计算红辉沸石对重金属离子的吸附率 Ｑ（ ％） 和吸 附容 量 ｑｍｇ ）ｌ （ ／ Ｉ ｇＳ ： Ｑ （－ ｌ ￣ ｌ０ ＝ １Ｃ／ ） ０ ％ Ｃｘ （） １
改性沸石对Zn2+的吸附特性研究
改性沸石对Zn2+的吸附特性研究胡克伟;贾冬艳;颜丽;关连珠【摘要】This test has studied the influence of natural zeolite and modified zeolites on the adsorption characteristic of Zn2 +under the conditions of T = 25℃ and low concentration of heavy metals. The adsorption isotherm of natural zeolite, modified zeolites to Zn2 + were conformed to the Langmuir equation, the Freundlich equation and the Temkin equation. As for natttral zeolite and modified zoelites, the correlation coefficients of Freundlich equation was the highest. The adsorptive capacity order of four kinds d zeolites to the Zn2 + was NH4+ -form zeolite ＞ K-form zeolite ＞Mg-form zeolite ＞ zeolite. The order related closely to the valences and hydrated radius of the coordinated cations.%通过间歇震荡平衡法研究了天然沸石及3种改性沸石对Zn2+的吸附特性.研究结果表明,沸石、改性沸石对Zn2+的等温吸附曲线符合Langmuir方程、Freundlich方程、Temkin方程,其中Freundlich方程的拟合性最好,相关系数在0.988～0.999之间.沸石及改性沸石对Zn2+吸附量大小顺序依次为铵改性沸石＞钾改性沸石＞镁改性沸石＞天然沸石.该规律与改性阳离子价数、离子水合半径密切相关.【期刊名称】《中国土壤与肥料》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】4页(P49-52)【关键词】沸石;改性沸石;锌离子;吸附【作者】胡克伟;贾冬艳;颜丽;关连珠【作者单位】辽宁农业职业技术学院,辽宁,营口,115009;沈阳农业大学土地与环境学院,辽宁,沈阳,110161;辽宁农业职业技术学院,辽宁,营口,115009;沈阳农业大学土地与环境学院,辽宁,沈阳,110161;沈阳农业大学土地与环境学院,辽宁,沈阳,110161【正文语种】中文【中图分类】S145.9沸石是 1756年由瑞典矿物学家 Freiger发现的一族多孔的碱金属和碱土金属盐的总称。
改性沸石对Zn~(2+)的吸附特性研究
子 的吸 附特性 报道 还较 少 ，而 改性 沸 石 对 重金 属 离 子 的吸 附则鲜 见报 道 。 由于采 矿 场 、选 矿 厂 、合 金 厂 、冶金 联合企 业 、机 器制 造 厂 、镀 锌 厂 、仪 器 仪
表厂 、有 机合成 工 厂和造 纸 厂 等排 放 物 中均 含 有 大
１ １０，在 ２ ｃ ：０ ５ｃ的室 温 条 件 下 振 荡 ４ ｈ ，在 ２ ℃ 条 ５ 件 下 平衡 ４ ，然 后 ６５ ０ｒ・ ｎ 的条 件下 离心 ８ ８ｈ ０ ｍｉ
用 。然而 ，就 目前 研究 而 言 ，关 于沸 石 对 重金 属 离
用 ｃ 试 剂 检验 ，再 用 蒸 馏 水 冲 洗 至无 ｃ 一 ａ ｌ，
用饱 和 Ａ Ｎ 验 ，得 到铵 改性 沸 石 （ ｇＯ检 Ａ—Ｚ 、钾 ） 改性 沸石 （ Ｋ—ｚ 和镁改 性沸 石 （ —Ｚ 。 ） Ｍｇ ）
沸 石是 １ ５ ７ ６年 由瑞 典 矿 物 学 家 Ｆｅ ｅ 发 现 的 ｒｉ ｒ ｇ
一ห้องสมุดไป่ตู้
族 多孔 的碱金 属和 碱土 金 属盐 的总 称 。沸 石是 由
１ 材 料 与方 法
３种元 素 ｓ 、Ａ 、Ｏ组 成 的 四面 体 ，其 中硅 氧 四 面 ｉ １ 体 和铝 氧 四面体 间构 成 了无 限扩 展 的 三维 空 间 架状 构 造 卫 。在沸 石 的 四面 体 结 构 中 ，以 铝 离子 取 代 ］ 硅 离子所 造 成 的负 电荷 由钠 离 子 、钾 离子 、钙离 子 和镁离 子等 平衡 ，因此 ，沸 石 具 有较 强 的离 子交 换
差减 法 计算 ｚ 的 吸附量 ，２次重 复 。 ｎ
１ ２ ２ 测 定方 法 ．．
践 ，特别 是 土壤锌 污染 治理 方 面进 一 步 推 广应 用 沸 石提供科 学 理论依 据 。
壳聚糖改性-沸石对农田土壤重金属镉钝化技术研究
壳聚糖改性-沸石对农田土壤重金属镉钝化技术研究重金属镉是一种常见的土壤污染物，其在土壤中积累会对农作物生长和人体健康造成严重影响。
针对农田土壤中镉的污染问题，科研人员们不断探索新的治理技术和方法。
壳聚糖改性-沸石对农田土壤重金属镉的钝化技术备受关注。
本文将从理论基础、实验方法、结果分析和应用前景等方面对该技术进行探讨和研究。
一、理论基础壳聚糖改性-沸石对农田土壤重金属镉的钝化技术，主要基于壳聚糖和沸石的化学性质和物理作用原理。
壳聚糖是一种天然产生的多糖类有机物，具有较强的吸附能力和生物活性。
而沸石是一种多孔结构的矿物质，具有良好的离子交换性能和吸附特性。
壳聚糖改性-沸石具有较大的比表面积和孔隙率，能够有效吸附土壤中的重金属镉离子，从而实现土壤中重金属镉的钝化和固定。
二、实验方法为了验证壳聚糖改性-沸石对农田土壤重金属镉的钝化效果，科研人员们进行了一系列的实验研究。
他们首先采集不同镉污染水平的农田土壤样品，并对其进行基础性质分析，确定土壤pH值、有机质含量和含水率等指标。
随后，科研人员们利用壳聚糖改性-沸石材料进行土壤处理，比较不同处理方案对土壤镉的吸附效果。
实验过程中，科研人员们还运用扫描电子显微镜、红外光谱等仪器对土壤样品进行表征分析，以探究壳聚糖改性-沸石对土壤中镉的固定机理。
三、结果分析经过一系列实验研究和分析，科研人员们得出了一些重要的结果和结论。
在壳聚糖改性-沸石对农田土壤重金属镉的钝化过程中，壳聚糖的多羟基结构和沸石的孔隙结构为土壤中的镉提供了较大的吸附活性中心，从而显著提高了土壤对镉的吸附能力。
壳聚糖改性-沸石处理还显著提高了土壤的孔隙率和比表面积，有利于土壤中镉的固定和稳定。
最终，经过壳聚糖改性-沸石处理的土壤中，镉的活性明显降低，从而减少了镉对农作物的毒害作用。
四、应用前景壳聚糖改性-沸石对农田土壤重金属镉的钝化技术具有广阔的应用前景。
该技术可以通过添加改性-沸石材料来治理农田土壤中的重金属镉污染，从而提高土壤的肥力和农作物的产量。
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改性沸石对重金属离子吸附性能的试验研究谢华林1,2 李立波2(1 湖南工学院化工系,衡阳 421008;2 中南大学化学化工学院应化系,长沙 410083)摘 要 在静态和动态条件下,研究了改性斜发沸石对工业废水中重金属离子Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+的吸附。
结果表明,改性斜发沸石对重金属离子有较好的吸附,p H值是影响吸附的主要因素。
采用1mol/L HCl+NaCl(V/V=1∶1)混合溶液作为斜发沸石的再生剂,可使其重复再生使用。
关键词 改性沸石 吸附 重金属离子 再生Experimental Study on Adsorption Capability about The Heavy Metal Ions from Water UsingModified ClinoptiloliteXie Hualin1,2 Li Libo2(1 Department of Chemical Engineering,Hunan Institute of Technology,Hengyang 421008;2 College of Chemistry and Chemical Engineering,Central South University,Changsha 410083)Abstract The adsorption capability of natural clinoptilolite can be improved by modification.The adorption effect of modified clinoptilolite to heavy metal ions from waste water such as Cu2+,Zn2+,Cd2+and Pb2+was studied under static state condition and dynamic state condition.The results showed that modified clinoptilolite had better adsorbability for heavy metal ions,moreover p H value of solution was the main factor affecting adsorption. The mixed solution of1mol/L HCl+NaCl(V/V=1∶1)could be repeatedly used as the regeneration reagent of clioptilolite.K ey w ords modified clinoptilolite absorb heavy metal ions regenerate 工业废水中主要含有Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子。
目前,我国多采用化学沉淀法处理含重金属离子的废水,但由于不同重金属离子生成氢氧化物沉淀时的最佳p H值不同,以及某些重金属离子可能与溶液中其他离子形成络合物而增加了它在水中的溶解度,所以处理效果并不理想;另外,重金属离子在碱性介质中生成的氢氧化物沉淀,一部分会在排放中随p H值的降低而重溶于水,也使处理效果不理想。
沸石是一族具有连通孔道、呈架状构造的含水铝硅酸盐矿物,特殊的晶体化学结构使沸石拥有离子交换、高效选择吸附、催化、耐酸、耐辐射等优异性能和环境属性。
斜发沸石作为天然沸石家族的一员,被认为是一种有工业应用前景的矿物,国内外对其性能及应用的研究较多[1～5]。
本文介绍了通过NaCl和N H4Cl将斜发沸石改性为钠型和铵型沸石,在静态和动态条件下,通过对水中Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+的吸附研究,探讨了它们的吸附机理和改性斜发沸石处理工业废水中重金属离子的可行性,取得良好的效果,为工业水处理提供了一种高效而实用的新方法。
1 试验1.1 主要仪器与试剂ICPS21000Ⅱ型等离子体原子发射光谱仪(日本岛津);p HS22型酸度计;7621型电动搅拌机;ST2 03A型比表面孔径测试仪;超级恒温水浴箱;马弗炉;烘箱;电动振荡器;粉碎机;棒磨机。
重金属标准溶液:Cu、Zn、Cd、Pb标准溶液(1000mg/L)由国家标准物质研究中心提供,然后据不同元素测定需要,配制成适当浓度的标准溶液。
NaCl、N H4NO3、H2SO4、HCl、HNO3、NaOH,均为分析纯;水为亚沸蒸馏水。
1.2 样品制备及其化学成分 选取一定量的块状斜发沸石原矿和烟煤,分别用粉碎机粗碎至3～5mm,再分别用棒磨机细磨至200目左右,然后过200目筛。
将沸石粉和煤粉(质量比为2.5∶1.0)充分混匀,加入适量水搅拌挤压成粒状,在l00℃下烘干后,于650℃马弗炉中灼烧60min,取出自然冷却至室温,制得20～40目、40～60目、60～80目、80～100目粒级,供试验用。
沸石的化学成分(%):SiO2,70183;CaO,3138; Al2O3,11178;Fe2O3,0167;MgO,1106;MnO,0104; TiO2,0131;K2O,2123;Na2O,0145。
硅铝比SiO2/ Al2O3,10114;铵离子交换容量,12316mmoL/100g。
1.3 沸石改性1.3.1 改性钠型斜发沸石:选取经破碎、筛分后粒第28卷第1期2005年1月 非金属矿Non2Metallic MinesVol.28No.1Jan.,2005级为40～60目的沸石样品15g ,加少量水润湿,置100mL 1mol/L NaCl 溶液中,在恒温75～80℃下水浴加热5h ,倒出上清液,并用去离子水洗涤,然后再加入1mol/L NaCl 溶液100mL ,重复上述步骤,水洗至无Cl -,最后将沸石在105℃下烘干,制得改性钠型斜发沸石。
1.3.2 改性铵型斜发沸石:选取经破碎、筛分后粒度为40～60目的样品15g ,加少量水润湿,置于100mL 2mol/L N H 4NO 3溶液中,在恒温85～90℃下水浴加热5h ,倒出上清液,并用去离子水洗涤,然后再加入1mol/L N H 4NO 3溶液100mL ,重复上述步骤,水洗至中性,干燥,得改性铵型斜发沸石。
1.4 试验方法1.4.1 静态交换法:称取改性钠型斜发沸石3份和铵型斜发沸石1份,分别置容器中(每份25g ),各加入50mL 含重金属离子Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+和Pb 2+的标准溶液。
用1.0mol/L 的HCl 或1.0mol/L 的NaOH ,调节含Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+离子溶液的p H 为5.0,调节含Pb 2+离子溶液的p H 为7.0,在25℃下,每隔1h 用振荡器上下振动3～5min ,3h 后,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定溶液中各离子含量,并求其交换容量。
1.4.2 动态交换法:在 =32mm离子交换柱中分别装入改性钠型斜发沸石和铵型沸石各50g ,操作温度为25℃,控制流速为4～6m/h ,分别进行Cu2+、Zn 2+、Cd 2+和Pb 2+的单离子体系和Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+、Pb 2+混合离子体系动态交换实验,测定溶液中各离子交换容量。
2 结果与讨论2.1 p H 值对金属离子去除率的影响 控制改性沸石颗粒的吸附时间为3h ,在25℃下,取浓度为50mg/L 的Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+和Pb 2+溶液各50mL ,分别加入50mg 钠型沸石颗粒,向Pb 2+溶液中加入50mg 铵型沸石颗粒,考察不同p H 值对溶液中Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+和Pb 2+重金属离子去除率的影响。
图1表明,p H <3.0时,各离子的去除率下降,这是由于氢离子竞争作用的结果;p H >4.0时,沸石对Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+和Pb 2+吸附增加,Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+和Pb 2+的去除率显著增大;当p H >6.0时,钠型沸石对Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+的去除率接近100%,并开始出现沉淀;当p H >7.0时,铵型沸石对Pb 2+的去除率接近100%。
本试验选用钠型沸石时p H 值为5.0,选用铵型沸石时p H 值为7.0。
2.2 不同交换方法的影响 采用静态交换法测定图1 溶液p H 值对Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+和Pb 2+去除率的影响溶液中各重金属离子交换容量,结果见表1。
由表1可知,改性斜发沸石对重金属离子的交换顺序为:Pb >Cd >Zn >Cu ,其交换容量与重金属离子的半径成正比。
表1 改性斜发沸石对重金属离子的静态交换性能沸石类型钠型沸石铵型沸石交换液浓度/(mg/L )33503100550010000重金属离子Cu 2+Zn 2+Cd 2+Pb 2+交换容量/(mg/g )10.4610.7320.0544.312 采用动态交换法测定溶液中各重金属离子交换容量,结果见表2。
由表2可知,动态条件下的单离子体系和混合离子体系中,在交换液浓度比静态交换液低的情况下,其交换容量反而比静态交换容量高,更有利于离子交换反应的进行。
表2 改性斜发沸石对重金属离子的动态交换性能体系动态交换参数Cu 2+Zn 2+Cd 2+Pb 2+单离子交换液浓度/(mg/L )交换容量/(mg/g )45025.3355025.8475044.371600113.09混合离子交换液浓度/(mg/L )交换容量/(mg/g )45012.5645015.5160017.08150096.342.3 温度的影响 在动态条件下,分别进行了不同温度对重金属离子Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+、Pb 2+交换性能的影响实验,考察了不同温度下重金属离子的交换率。
结果表明,升高温度有利于离子交换反应的进行,见图2。
图2 温度对Cu 2+、Zn 2+、Cd 2+、Pb 2+离子交换性能的影响2.4 洗脱2.4.1 静态洗脱:用1mol/L(或2mol/L)HCl和饱和NaCl(体积比1∶1)混合溶液,浸泡吸附有Cu2+、Zn2+和Cd2+的沸石,用2mol/L的N H4NO3溶液浸泡吸附有Pb2+的沸石,浸泡时间2h,过滤,测定滤液和洗涤液中重金属的含量,结果表明,各重金属离子的洗脱率均在95%以上。
2.4.2 动态洗脱:操作温度为25℃,控制流速为1～4m/h,用2mol/L的N H4NO3溶液进行顺流洗脱,结果表明,各重金属离子的洗脱率均在96%以上。
2.5 沸石再生试验 分别取50g改性钠型沸石和铵型沸石与100mL混合重金属离子使用液,振荡吸附,进行静态交换反应试验,然后用1mol/L HCl和饱和NaCl(体积比1∶1)混合溶液洗脱,重复操作进行沸石使用寿命试验,经过6周期试验,沸石的吸附性能没有变化。