改性沸石对重金属离子竞争吸附特性研究

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1、92—97．20lO地质学刊第34卷第1期doi：10．3969／j．i鲳n．1674-3636．20lO．01．92改性沸石对重金属离子竞争吸附特性研究许秀云1，蔡玉曼2(1．南京晓庄学院，江苏南京2llll2；2．江苏省地质调查研究院，江苏南京210018)摘要：以钠型改性沸石为吸附剂，以含有单一的镉、锌、铅溶液以及镉、锌、铅的混合溶液为吸附质，开展了改性沸石中重金属离子的竞争吸附及其影响因素等实验研究。结果表明，当溶液中有多种二价重金属离子存在时，各离子之间存在竞争吸附，竞争能力为Pb2+>Cd2+>zn“；zn2+

2、．Cd2+表现出显著的协同吸附效应，而zn“．Pb“、Cd2+．P∥+表现出拮抗吸附。关键词：改性沸石；重金属离子；竞争吸附；江苏镇江中图分类号：P578．974；P：575文献标识码：A文章编号：1674—3636(20lO)01—0092—06O引言随着经济的快速发展，重金属废水的大量排放，土壤和水源中重金属积累的加剧，重金属的污染也日益严重。由于重金属易通过食物链而生物富集，构成对生物和人体健康的严重威胁。如何有效地治理重金属污染已成为人类共同关注的问题。目前，对重金属废水的处理方法主要有化学沉淀法、氧化还原法、吸附

3、法、电解法、电渗析法、浓缩法、生物法等。国内外运用不同的吸附材料吸附重金属的研究较为活跃，也有不少报道，用于处理水体中污染物的非金属矿物材料主要包括沸石、膨润土、活性炭、累托石、硅藻土和粉煤灰等。其中，沸石的“微孔分子筛”结构不仅决定了其良好的吸附性和离子交换性，而且非常适合微生物的生长繁殖，从而引起水处理方面的关注。然而，天然沸石虽然具有良好的吸附性能，但因孔道往往被杂质阻塞及排列不够均匀等缺点，其吸附作用未能充分发挥。为进一步提高天然沸石的吸附、离子交换等性能，必须对天然沸石进行改性处理。笔者以改性钠型沸石为吸附剂，在

4、不同的条件下对含单一Zn2+、Pb2+和Cd“溶液以及含有zn“、Pb“和Cd2+混合溶液进行吸附研究，探讨了改性沸石对重金属离子竞争吸附的特性，为改性沸石在废收稿日期：2009一06—15；编辑：侯鹏飞作者简介：许秀云(1984一)，女。河南义马市人，化学分析专业水处理领域提供基础的数据。1实验部分1．1实验材料实验采用江苏镇江的天然斜发沸石为材料，其粒径为0．074mm一0．097mm，样品经x射线衍射分析，主要含斜发沸石，其次含有长石、阳起石、云母等。该天然沸石的主要化学成分见表1。表l江苏镇江天然沸石的主要化学成分

5、从表l可知，天然沸石的Si02／AJ：O，>6，属高硅沸石。埘(CaO)>"(Fe203)>"(K20)>ttI(Mgo)>埘(Na20)。1．2实验试剂氯化钠溶液(1509／L)：称取150g氯化钠加水溶解，稀释至l000mL。硝酸银溶液：称取0．19硝酸银，溶解在100mL水中。含镉、锌、铅溶液(约lmg／mL)：采用硝酸镉、硝酸锌、硝酸铅配制，所用试剂均为分析纯。第34卷许秀云等：改性沸石对重金属离子竞争吸附特性研究镉、锌、铅混合溶液：含镉、锌、铅各1mg／mL。1．3实验仪器分析天平(AE240，瑞士MElrrLE

6、R)；振荡器(HY石型，江苏金坛华光实验仪器厂)；电感耦合等离子体全谱直读光谱仪(IRIsIntrepid，美国1'}le珊oJarreU公司)。1．4改性沸石的制备称取509沸石，加入l000mLNacl溶液，加热煮沸lh。冷却，干过滤，用水清洗，用硝酸银溶液检测过滤后的溶液中的Cl一是否洗涤干净，直到过滤后的溶液没有白色沉淀停止洗涤。将改性沸石放入烘箱中，在105℃干燥5h，研磨，放置干燥器中保存。1．5静态吸附试验1．5．1不同吸附方式下改性沸石对重金属离子竞争吸附试验试验一：分别吸取5．00mLZn2+溶液、Cd2

7、+溶液、Pb2+溶液和含有zn2+、cd“、Pb2+的混合溶液，置于150mL塑料溶矿瓶中，加水至50mL，加入0．20009改性沸石，在振荡器上，于25℃、150r／min的条件下振荡60min。试验二：分别吸取5．00mLZn2+溶液、Cd2+溶液、Pb2+溶液和含有Zn“、Cd“、Pb2+的混合溶液，置于250mL烧杯中，加水至50mL，加入O．20009改性沸石，25℃下静置60min。试验三：分别吸取5．00mLZn2+溶液、Cd2+溶液、Pb2+溶液和含有zn“、cd“、Pb2+的混合溶液，置于250mL烧杯中

8、，加水至50mL，加入0．20009改性沸石，在微沸的状况下加热60min，中途补充少些水，保证烧杯的溶液保持在50mL。将试验一、二的溶液分别进行干过滤，吸取过滤后的溶液5．00mL置于50mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，用电感耦合等离子体全谱直读光谱仪测定溶液中zn2+、cd2+、Pb2+含量。