改性沸石對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附特性研究

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1、92—97．20lO地質(zhì)學(xué)刊第34卷第1期doi：10．3969／j．i鯧n．1674-3636．20lO．01．92改性沸石對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附特性研究許秀云1，蔡玉曼2(1．南京曉莊學(xué)院，江蘇南京2llll2；2．江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇南京210018)摘要：以鈉型改性沸石為吸附劑，以含有單一的鎘、鋅、鉛溶液以及鎘、鋅、鉛的混合溶液為吸附質(zhì)，開展了改性沸石中重金屬離子的競(jìng)爭(zhēng)吸附及其影響因素等實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，當(dāng)溶液中有多種二價(jià)重金屬離子存在時(shí)，各離子之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，競(jìng)爭(zhēng)能力為Pb2+>Cd2+>zn“；zn2+

2、．Cd2+表現(xiàn)出顯著的協(xié)同吸附效應(yīng)，而zn“．Pb“、Cd2+．P∥+表現(xiàn)出拮抗吸附。關(guān)鍵詞：改性沸石；重金屬離子；競(jìng)爭(zhēng)吸附；江蘇鎮(zhèn)江中圖分類號(hào)：P578．974；P：575文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674—3636(20lO)01—0092—06O引言隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，重金屬?gòu)U水的大量排放，土壤和水源中重金屬積累的加劇，重金屬的污染也日益嚴(yán)重。由于重金屬易通過食物鏈而生物富集，構(gòu)成對(duì)生物和人體健康的嚴(yán)重威脅。如何有效地治理重金屬污染已成為人類共同關(guān)注的問題。目前，對(duì)重金屬?gòu)U水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、吸附

3、法、電解法、電滲析法、濃縮法、生物法等。國(guó)內(nèi)外運(yùn)用不同的吸附材料吸附重金屬的研究較為活躍，也有不少報(bào)道，用于處理水體中污染物的非金屬礦物材料主要包括沸石、膨潤(rùn)土、活性炭、累托石、硅藻土和粉煤灰等。其中，沸石的“微孔分子篩”結(jié)構(gòu)不僅決定了其良好的吸附性和離子交換性，而且非常適合微生物的生長(zhǎng)繁殖，從而引起水處理方面的關(guān)注。然而，天然沸石雖然具有良好的吸附性能，但因孔道往往被雜質(zhì)阻塞及排列不夠均勻等缺點(diǎn)，其吸附作用未能充分發(fā)揮。為進(jìn)一步提高天然沸石的吸附、離子交換等性能，必須對(duì)天然沸石進(jìn)行改性處理。筆者以改性鈉型沸石為吸附劑，在

4、不同的條件下對(duì)含單一Zn2+、Pb2+和Cd“溶液以及含有zn“、Pb“和Cd2+混合溶液進(jìn)行吸附研究，探討了改性沸石對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附的特性，為改性沸石在廢收稿日期：2009一06—15；編輯：侯鵬飛作者簡(jiǎn)介：許秀云(1984一)，女。河南義馬市人，化學(xué)分析專業(yè)水處理領(lǐng)域提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。1實(shí)驗(yàn)部分1．1實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)采用江蘇鎮(zhèn)江的天然斜發(fā)沸石為材料，其粒徑為0．074mm一0．097mm，樣品經(jīng)x射線衍射分析，主要含斜發(fā)沸石，其次含有長(zhǎng)石、陽起石、云母等。該天然沸石的主要化學(xué)成分見表1。表l江蘇鎮(zhèn)江天然沸石的主要化學(xué)成分

5、從表l可知，天然沸石的Si02／AJ：O，>6，屬高硅沸石。塒(CaO)>"(Fe203)>"(K20)>ttI(Mgo)>塒(Na20)。1．2實(shí)驗(yàn)試劑氯化鈉溶液(1509／L)：稱取150g氯化鈉加水溶解，稀釋至l000mL。硝酸銀溶液：稱取0．19硝酸銀，溶解在100mL水中。含鎘、鋅、鉛溶液(約lmg／mL)：采用硝酸鎘、硝酸鋅、硝酸鉛配制，所用試劑均為分析純。第34卷許秀云等：改性沸石對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附特性研究鎘、鋅、鉛混合溶液：含鎘、鋅、鉛各1mg／mL。1．3實(shí)驗(yàn)儀器分析天平(AE240，瑞士MElrrLE

6、R)；振蕩器(HY石型，江蘇金壇華光實(shí)驗(yàn)儀器廠)；電感耦合等離子體全譜直讀光譜儀(IRIsIntrepid，美國(guó)1'}le珊oJarreU公司)。1．4改性沸石的制備稱取509沸石，加入l000mLNacl溶液，加熱煮沸l(wèi)h。冷卻，干過濾，用水清洗，用硝酸銀溶液檢測(cè)過濾后的溶液中的Cl一是否洗滌干凈，直到過濾后的溶液沒有白色沉淀停止洗滌。將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靜態(tài)吸附試驗(yàn)1．5．1不同吸附方式下改性沸石對(duì)重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn)試驗(yàn)一：分別吸取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塑料溶礦瓶中，加水至50mL，加入0．20009改性沸石，在振蕩器上，于25℃、150r／min的條件下振蕩60min。試驗(yàn)二：分別吸取5．00mLZn2+溶液、Cd2+溶液、Pb2+溶液和含有Zn“、Cd“、Pb2+的混合溶液，置于250mL燒杯中，加水至50mL，加入O．20009改性沸石，25℃下靜置60min。試驗(yàn)三：分別吸取5．00mLZn2+溶液、Cd2+溶液、Pb2+溶液和含有zn“、cd“、Pb2+的混合溶液，置于250mL燒杯中

8、，加水至50mL，加入0．20009改性沸石，在微沸的狀況下加熱60min，中途補(bǔ)充少些水，保證燒杯的溶液保持在50mL。將試驗(yàn)一、二的溶液分別進(jìn)行干過濾，吸取過濾后的溶液5．00mL置于50mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，用電感耦合等離子體全譜直讀光譜儀測(cè)定溶液中zn2+、cd2+、Pb2+含量。