改性沸石吸附重金属及苯酚的基础研究

摘要

吸附法是一种简单易行，价格低廉的水处理常用方法，去除重金属离子等效果较好，且不易解析。沸石是一种天然矿物，原料来源丰富、价廉。并且由于沸石的特殊化学组成和晶体结构，其自身具有较强的催化和吸附功能，有望成为新型的污水处理材料。
　　 本文以无机絮凝剂聚合铝铁(PAFC)改性沸石、HDTMA(十六烷基三甲基溴化铵)改性沸石为主要吸附剂，以Cr(Ⅲ)、Pb2+及苯酚为主要吸附质。研究了(1)吸附时间、溶液pH值、金属离子的初始浓度、温度，离子强度等因素对PAFC改性沸石吸附废水中Cr(Ⅲ)、Pb2+的性能影响；(2)PAFC改性沸石对Cu2+、Pb2+、Zn2+单一吸附及竞争吸附，并探讨其吸附等温模型及分配系数等；(3)Ca2+、Mg2+、Na+、K+等不同价态金属离子对HDTMA有机改性沸石吸附苯酚性能的影响机制。以上实验均与未改性沸石作空白对照实验。
　　 实验结果表明：影响沸石及PAFC改性沸石吸附Cr(Ⅲ)和Pb2+的诸多因素中，金属离子的初始浓度、溶液pH值较为明显，最佳均为pH值7左右。在相同的实验条件下，PAFC改性沸石吸附Cr(Ⅲ)(5.35、4.44mg·g-1)和Pb2+(63.29、60.24 mg·g-1)比原沸石具有更大的饱和吸附容量、更好的化学亲和力；在竞争体系中，两种沸石对某一金属离子的吸附量均小于单一体系。等量竞争吸附和非等量竞争吸附时，Pb2+、Cu2+及Zn2+三者的选择顺序与化学稳定性的顺序一致均为Pb>Cu>Zn。因此，金属离子的整体吸附强度顺序为Pb>Cu>Zn，吸附剂的吸附能力依次为PAFC改性沸石>原沸石。HDTMA改性沸石在净化水中苯酚时，当pH值<9时，可以忽略Na+、K+的影响，而Ca+、Mg2+有增强的趋势。当pH值>9时，Ca2+、Mg2+对HDTMA沸石吸附苯酚的影响更加明显，原因是离子配对和吸附架桥的共同作用。