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斜发沸石对水溶液中重金属的吸附

最大功率万尼＊和狭义相对论Thorat

1北马哈拉施特拉大学环境和地球科学学院，贾尔冈，印度马哈拉施特拉邦。

DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.3.1.20

采用批式法测定了天然沸石和改性沸石对废水中铬、钴和镉的含量。用HCl和HNO对斜发沸石型合成/天然沸石进行预处理3.提高对重金属的吸附能力。测定了天然改性沸石对铬、钴、镉等重金属的去除效率和去除动力学。吸附动力学表明该过程受扩散控制。该工艺在以重金属为生产原料的各种工业处理厂中具有良好的应用效果。


重金属;天然沸石;吸附;动力学;废水处理

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斜发沸石对水中重金属的吸附研究。Curr World environment 2008;3(1):135-141 DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.3.1.20

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斜发沸石对水中重金属的吸附研究。环境科学学报2008;3(1):135-141。可以从://www.a-i-l-s-a.com/?p=785

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收到: 2008-02-24
接受: 2008-03-12

介绍

重金属是各种工业废水中常见的污染物。随着环境法规的日益严格，有必要开发各种去除重金属的技术。金属电镀、电镀、采矿、化肥、电池、制造、染料、化学制药、电子设备制造等行业经常会遇到含有低至中重金属的废水。大多数重金属是剧毒的，不能生物降解;因此，为了达到日益严格的环境质量标准，它们必须从受污染的河流中清除。化学沉淀法、电沉积法、离子交换法、膜分离法和吸附法等方法对稀溶液进行处理，传统的化学沉淀法是最经济的方法，但对稀溶液的处理效率较低。离子交换和反渗透一般是有效的，但维护和运行成本较高，容易结垢。吸附是少数有前景的替代方法之一，特别是使用低成本的天然冰沙，如农业废料、粘土材料、沸石、生物质和海鲜加工废料(Kesraoui-Ouki S研究出版社．1994年,Orhan Y。研究出版社.1993)。

斜沸石是Heulandite族的一种矿物沸石。沸石的结构由三维SiO骨架组成4和氧化铝4四面体(Curkovic L。研究出版社．1997）.铝离子小到足以占据四个氧原子四面体中心的位置，与铝发生同构置换3 +为如果4＋在晶格中产生一个负电荷。净负离子由可交换阳离子(钠、钾和钙)平衡。这些阳离子可与溶液中的某些阳离子交换，如铅、钴、锌和锰。沸石可交换离子(钠钙离子和钾离子)相对无害的事实使其特别适合于去除工业废水中不良的重金属离子。天然沸石最早的应用之一是去除和提纯铯和锶的放射性同位素。重金属对斜发沸石和放射性核素离子的吸附已被许多研究者研究(Curkovic L。研究出版社．1997年,阿克于兹T。研究出版社．2000年,万尼研究出版社, 2007)。

利用不同吸附剂去除工业废水中的重金属离子是目前研究的热点。用活性炭对水溶液中的无机离子进行了去除试验。然而，为了尽量降低处理这些废水的成本，最近的研究集中在使用低成本吸附剂。斜发沸石对Pb等重金属离子具有较高的选择性2＋、Cd2＋、锌+和铜+．大量的研究人员做了实验，确定了天然沸石对各种金属的不同选择性序列，但他们一致认为斜发沸石对铅和钴表现出很强的亲和力。大多数研究表明，对天然沸石进行预处理可以提高其离子交换能力(Malliou E. et.al.)。1994, Kim K.S, Choi H.C. 1998, Wani和Thorat, 2007)。根据化学反应对扩散转移的相对重要性，提出了反应和扩散控制模型来描述吸附动力学。伊利格的动力学研究结果等人．表明吸附反应对金属离子溶液浓度是一级反应。结果表明，反应速率常数是金属离子浓度P的函数H，初始浓度。采用Papelis研究了钴和亚硒酸盐的吸附动力学研究出版社．速率数据用扩散模型解释，该模型采用线性等温线来表示局部平衡关系。在特定的实验条件下，上述模型可能是令人满意的;然而，这些模型和它们的参数通常是系统特定的(PH而不能适用于其他情况(Yiacoumi S. and Tien C. 1995, Wani and Thorat, 2007)。

研究了天然沸石和改性沸石对废水中Co (II)、Pb (II)和Cr (VI)离子的吸附机理。

材料和方法

天然沸石样品取自土耳其的Biga-Canakkale地区。它被磨成大约200目的粉末。将给定量的材料用去离子水洗涤3 - 4次，以除去任何灰尘和其他水溶性杂质。样品在150-200°C电烤箱中干燥2-3小时后用于吸附。

表1:被测沸石样品化学成分(%)
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采用三种不同形式的斜发沸石进行了金属去除研究;一个未经处理的样本，两个经过处理的样本。样例1;天然沸石，样品2;用2M HCl溶液处理天然沸石24小时，洗涤后，将改性沸石在105℃下烘干1小时。示例3;以2M HNO为原料制备沸石3.在24小时内解决。

用x射线荧光光谱法测定天然样品的化学成分。分析是在天然沸石上进行的，试图确定它们对沸石晶体结构的影响。从Biga-Canakkale地区获得的天然斜发沸石纯度为40-50%。杂质包括伊利石、蒙脱石、长石、方解石、石英和岩盐。采用分析试剂级氯化钴、氯化铅和铬酸钾在去离子水中制备钴、铅、铬的原液。用原子吸收光谱法验证了金属离子的准确浓度。

在250毫升玻璃管中进行吸附试验。沸石样品4.0 g .混合在100ml中。铅、钴、铬浓缩液，浓度从1到100毫克/升，以250转/分的速度机械摇动24小时。在不添加吸附剂的情况下，同时进行空白实验。搅拌平衡一段时间后，上清液经0.5um微孔膜过滤器过滤。

这些最初的实验是在室温下进行的。第二组实验考察了铬、钴离子的变化影响。将准确重量(4.0 gm.)的沸石样品1、2和3与100ml混合搅拌。分别是铅、铬和钴溶液。初始浓度分别为1、5、10、25、50、75和100mg/l。固相在恒温系统中振荡后，通过0.45um微孔膜过滤器过滤分离。最后一页H，用PH +铅、铬、钴离子平衡浓度用原子吸附分光光度法测定(20±0.5℃)(17)

图1:沸石样品对Cr6+离子的去除效率与初始浓度的关系，m(沸石)0.40g;V(解决方案):100毫升
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结果与讨论

分子筛的化学分析如表1所示

所测沸石样品对铅、铬、钴金属离子的去除效率分别如图1、2、3所示，分别为16.80、19.73、18.71 mg/g Co2＋、17.86、19.99、19.74 mg/g Cr4＋和10.31、21.51、23、53 mg/g Pb2＋被4.00 g沸石吸附。

样本1 2 3。很明显，对于处理过的沸石样品，铅和铬比钴更有选择性地去除。PH沸石样品对氢离子的吸收和沸石对氢离子的水解同时发生。

未处理的沸石(SI)对Pb (II)的去除率低于处理过的沸石。

表2重金属的吸附和孔隙扩散速率常数。
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结果表明:沸石对Co (II)和Pb (II)的去除率依次为S2>S3>S1，对Cr (VI)的去除率依次为S3>S2>S1。当钴浓度小于10 mg/l时，所有沸石样品的去除率约为94.8%。在较高的钴浓度下，所有沸石样品1、2和3的去除率均下降至67、13和90%之间(图3)。相比之下，在较高的Cr (VI)和Pb (II)浓度下，所有样品的去除率均有所提高。然而，对于所有测试的沸石样品，铅比钴更容易被选择性地去除。

采用Lagergren and Weber and Morris方程(Panday K.K.，研究出版社．分别为:

为吸附速率常数;
日志(问e- q) = logqe- K / 2.3

为孔隙扩散速率常数;
Ct/ C0= Kt0．5

在哪里

t;时间(分钟),
问;t时刻金属离子吸附量(mgg－1），
问e；平衡时金属离子吸附量(mgg－1），
C0；金属离子初始浓度(mgl－1），
Ct;金属离子浓度与时间t (mgg－1），
K;吸附速率常数(min－1）.


一条lnq的直线e-q) Vs t(图4、5、6)表明Lagergren方程的适用性，而Ct/ C0对t0．5(图7,8,9)，虽然在很宽的接触周期内是线性的，但没有通过原点，这表明孔隙扩散不是唯一的速率控制步骤(Panday K.K.，研究出版社．1985)。

吸附速率常数和孔隙扩散速率常数分别由各自图的斜率计算，如表2所示

结论

在铅和钴浓度低于4毫克时－1未处理沸石的去除率在80-100%之间。在铬浓度相同的情况下，去除率约为70%。显然，未经处理的沸石对铅和钴离子的去除比铬更有选择性。但铅离子的去除速度很快，最终达到镉初始浓度水平的92%。然而，最终的去除率或多或少保持不变。在较低浓度，即浓度等于2.0mg/l或更低时，除S2沸石外，反应速率低于初始浓度。这说明金属离子的去除具有高度的浓度依赖性。从图中可以看出，平衡是在60分钟内建立的，并且平衡的周期与浓度无关。Pb II的去除。Co (II)含量由处理后的70%提高到100%。 The rate is not affected by the treatment of zeolite for Cr (VI).

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