论文部分内容阅读
随着社会经济和工业发展,含镉、含镍等重金属工业废水的排放对环境污染愈来愈严重,对人类健康也造成了一定的威胁。利用粉煤灰作为原材料合成沸石分子筛,不仅可以为重金属废水处理提供一种价格低廉、性能良好的吸附剂,同时也实现了粉煤灰以废治废的资源化利用,带来环境与社会效益。论文以粉煤灰为主要原料,采用碱熔融水热法制备沸石分子筛,研究了合成过程中各因素的影响,在碱灰比1.2:1,650℃煅烧120mmin,液固比6:1,晶化温度100℃,晶化时间分别为4h和24h的实验条件下得到合成产物,并对其进行表征。扫描电镜照片(SEM)可观察到产物中没有粉煤灰球型颗粒的存在,合成产物分别具有NaA型及NaX型沸石分子筛典型的立方体和八面体形貌,晶粒大小均匀,形状规整,轮廓清晰且分散度较好;X射线衍射(XRD)谱图表明,合成产物具有NaA型沸石分子筛(PDF39-0223)及NaX型沸石分子筛(PDF38-0237)较强的衍射峰且所有出峰位置都与卡库标准图谱和相应商品分子筛衍射峰吻合,表明由粉煤灰成功合成了单相沸石分子筛;红外谱图(FTIR)表明合成产物具有NaA型及NaX型沸石分子筛骨架结构;热重——差热示扫描量热分析表明合成的两种沸石分子筛都具有较好的热稳定性;其阳离子交换容量(CEC)分别达到同型商品分子筛的92%和90%选取含Cd2+、Ni2+重金属废水为污染物目标,研究了制备两种沸石分子筛对其吸附性能,初步探讨了废水溶液中重金属离子浓度、pH、吸附时间、吸附剂投加量等因素对吸附效果的影响实验结果表明,随着溶液初始pH值的增大,制备的两种沸石分子筛对Cd2+和Ni2+的去除率和吸附容量都随之增大;随着沸石分子筛用量的增大,去除率不断增大而吸附量则逐渐降低;随着废水溶液中重金属浓度的增加,去除率不断降低而吸附量则逐渐增大。吸附动力学研究表明NaX型沸石分子筛对重金属的吸附过程达吸附平衡需要时间短但吸附容量相对较低,制备出的NaA型及NaX型沸石分子筛对Cd2+和Ni2+的吸附过程都更加符合二级吸附速率模型,等温吸附模型的拟合结果表明其对Cd2+和Ni2+的吸附等温线更加符合Langmuir等温线模型。通过各试样对含镉和含镍重金属废水的吸附性能研究表明,NaA型沸石分子筛的吸附能力相对较强,合成粉煤灰沸石分子筛比粉煤灰对重金属离子的吸附性能有了明显提高并与商品沸石分子筛吸附效果相当,且对Cd2+的去除能力大于对Ni2+的去除能力。通过对实际重金属废水(Cu2+、Zn2+、Cd2+、Ni2+等)的深度处理研究表明,在浓度较低,投加量1.0g/L,pH6.0,温度25℃条件下振荡吸附2h,制备的两种沸石分子筛材料对重金属的去除率都较好,达99%,吸附处理后的重金属离子浓度都低于GB8978-1996规定的第一类污染物最高排放标准。采用碱熔融水热法由粉煤灰制备的沸石分子筛对含镉、含镍重金属离子废水具有较好的吸附处理效果,具有良好的潜在工业应用价值。