天然絲光沸石經(jīng)改性可增強(qiáng)其陽離子交換能力。在靜態(tài)條件下，研究了改性Na型沸石顆粒處理含重金屬離子礦井水時(shí)，沸石用量、pH值、溫度、離子共存等因素對(duì)離子交換效果的影響并作出分析。

?一、背景闡述

我國煤炭以井下開采為主，煤炭在開采和利用過程中產(chǎn)生的環(huán)境問題是十分嚴(yán)重的，其中水污染是突出的環(huán)境問題之一。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國煤礦年排放礦井水約2.2Gm3。因礦井水含有大量的煤粉、巖石粉塵等懸浮物雜質(zhì)，特別是含有大量重金屬等污染物，這些含重金屬的礦井水的外排會(huì)造成河流湖泊水體污染，會(huì)對(duì)人和生物的生存造成嚴(yán)重的危害。去除水體中的重金屬離子有許多不同的方法，主要有化學(xué)沉淀法、離子交換法、生物吸附法、電解法等。其中離子交換過程吸附重金屬離子應(yīng)用較為廣泛。目前常用的離子交換吸附材料主要有纖維和樹脂，但是傳統(tǒng)吸附材料再生成本高，制約其發(fā)展。

天然絲光沸石具有一定的離子交換性能，且其來源廣泛，價(jià)格合理。應(yīng)用天然多孔沸石材料進(jìn)行離子交換吸附去除礦井水中重金屬離子的研究，逐漸引起人們的關(guān)注。

?二、實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果

破碎篩分處理：絲光沸石原礦經(jīng)過破碎機(jī)破碎，篩分制成20~40目、40~60目、60~80目、80~100目、100~120目幾個(gè)粒級(jí)試樣供試驗(yàn)使用。

改性處理：取絲光沸石樣品用10%HCl浸泡1h，再用1mol/LNaOH浸泡1.5h，最后用1mol/LNaCl水溶液在60℃恒溫中浸泡天然沸石3h，所制得的沸石再用去離子水反復(fù)沖洗沸石，直至無Cl-，放入烘箱中100℃烘干，然后放入馬弗爐在400℃焙燒活化2h制得各個(gè)粒級(jí)Na型沸石。

試驗(yàn)結(jié)果表明：Na型沸石反應(yīng)時(shí)間越長，對(duì)重金屬離子去除率就越高，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間在80min以上，Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+去除率基本上不再增加。因?yàn)楫?dāng)反應(yīng)時(shí)間為80min時(shí)，隨著大量的重金屬離子占據(jù)Na型沸石孔道和骨架上的鍵位，反應(yīng)速率逐漸降低，反應(yīng)已達(dá)到平衡。因此，實(shí)驗(yàn)的最佳反應(yīng)時(shí)間為80min。

隨著Na型沸石粒度的減小，礦井水中的重金屬離子去除率逐漸增大，但粒度小于80目大于100目之后，去除率增大的幅度不大，并且考慮到粒度較細(xì)的Na型沸石脫水困難，下面的實(shí)驗(yàn)均選用粒度為80~100目的Na型沸石。

煤礦礦井水既是一種具有行業(yè)特點(diǎn)的污染源，又是一種寶貴的水資源。應(yīng)用改性Na型沸石處理煤礦礦井水效果好，處理后可作為煤礦及工業(yè)用水、生活用水及其它用水，不僅解決了礦區(qū)缺水問題，而且充分利用了礦井水水資源，具有明顯經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益，有利于煤炭產(chǎn)業(yè)和礦區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。