近年來,隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展,在鉻鹽與鐵合金等行業(yè)中都需要用大量的含鉻礦物,?并會產(chǎn)生許多含鉻廢水。這些廢水中的鉻元素多是以毒性較大的Cr6 +存在的,對自然環(huán)境及人體健康都會產(chǎn)生嚴重的影響。所以,越來越多的科研工作者投入到廢鉻資源回收與再利用的研究當中。目前,對含鉻廢水的處理工藝集中為化學(xué)沉淀法、膜分離法、電滲析法、溶劑萃取法、電解法、吸附法等多類方法。其中吸附法具有經(jīng)濟性好、操作簡單的優(yōu)勢,在含鉻廢水處理工藝中已得到了廣泛的應(yīng)用。吸附法中關(guān)鍵的一環(huán)是吸附劑的選擇,一般采用的吸附劑主要有Zeolite、活性炭、膨潤土等,其中沸石作為一種天然礦物,不僅在我國儲量豐富,?而且具有熱穩(wěn)定性好、再生性強等特點,但是天然沸石孔徑較小、吸附能力較差,無法對廢水中的含鉻污染物進行有效去除。因此,需要利用陽離子表面活性劑等對天然沸石進行改性,?以提升其對含鉻污染物的去除能力,以確保廢水排放的達標。
實驗中所采用的天然沸石選自于河北省圍場縣,其粒徑為20-40目,通過將原巖與氫氧化鈉水溶液反應(yīng),制得膠體物,經(jīng)干燥后即為沸石。
在本實驗中,共制備了六種改性沸石。在各類改性沸石中吸附效果最佳的是H2SO4 /CuSO4?復(fù)合改性沸石, 吸附效果最差的是混合鹽( MgCl2 + AlCl3)?改性沸石,且各類改性沸石的吸附率表現(xiàn)均比天然沸石更加優(yōu)秀,這也說明了通過表面活性劑進行沸石改性后,?有助于增大沸石的孔隙度,?提升沸石與含鉻污染物的吸附交換能力。這是由于改性后沸石的表面能形成一層膠束層,含?Cr6 +污染物能更容易被吸附在膠束層中并形成復(fù)合物被去除。同時,從圖1中還可以看出,?H2SO4 /CuSO4復(fù)合改性沸石對含鉻污染物的吸附率,隨著反應(yīng)時間的增長,始終保持在?90%左右,具有極佳的含鉻污染物去除效果。這是由于通過這種改性方法,一方面有助于去除沸石中的硅,以降低硅鋁比例,從而使得溶液中的重金屬能更好地被擴散與吸附;另一方面,?該改性方法還有助于增大沸石的孔隙度,?使其有效吸附表面得以增加。
綜合而言,在實驗所用的各類改性沸石中,H2SO4 /CuSO4 復(fù)合改性沸石的吸附效果最佳, 因此對該改性沸石進行了更為系統(tǒng)的研究。圖2給出了 H2SO4 /CuSO4復(fù)合改性沸石與天然沸石的吸附效果對比。從圖 2中可以看出,復(fù)合改性沸石的吸附量、吸附率均高于天然沸石, 其改性后吸附效果提升顯著。在初始含鉻溶液濃度為25 mg /L 時,通過分光光度法測得復(fù)合改性沸石吸附處理后上清液中的鉻平衡濃度為1.422 mg /L,而天然沸石吸附處理后上清液中的鉻平衡濃度為5.039 mg /L,吸附效果約提升了71.8% 。同時,隨著實驗中含鉻溶液濃度的提高, 復(fù)合改性沸石的吸附率變化較小, 而天然沸石的吸附率則明顯增加,但仍始終低于復(fù)合改性沸石的吸附率。
復(fù)合改性沸石的吸附效果與平衡濃度之間的關(guān)系,而二級動力學(xué)方程則真實反映出改性沸石對?Cr6 +?的吸附量與離子的動力學(xué)運動機制。通過試驗發(fā)現(xiàn),改性沸石對?Cr6 +的吸附以化學(xué)吸附為主,離子交換起著非常重要的作用。