我國很多地區(qū)存在地下水鐵錳污染問題，過量鐵錳進(jìn)入人體會嚴(yán)重危害人體健康，因此尋求一種經(jīng)濟(jì)、高效的除鐵除錳方法顯得尤為迫切。近年來。除鐵技術(shù)日趨成熟，如何高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地將水中錳去除，及同步除鐵除錳技術(shù)成為研究的重點(diǎn)。活化Zeolite filter material過濾就是一種除鐵錳新工藝fl-21。沸石在我國分布廣泛，是一種天然、無毒、無味、對環(huán)境沒有影響的礦石，價(jià)格低廉，具有吸附、離子交換等性能，非常適合作為水處理材料。NaCI改性可不同程度破壞沸石的表面，使沸石比表面積增加，提高沸石的吸附和離子交換性能，從而去除鐵、錳離子。沸石對鐵錳的吸附受攪拌時(shí)間、沸石粒徑、pH值等因素影響，本實(shí)驗(yàn)旨在找出各因素的影響規(guī)律，確定最佳吸附的實(shí)驗(yàn)條件。
一、實(shí)驗(yàn)部分
1、原料、試劑及儀器
實(shí)驗(yàn)采用浙江縉云沸石，硅鋁摩爾比為4.25—5.25，比表面積230-320 mZ／g。其主要化學(xué)成分(％)為：Si02，69.58；A1203，12.2；Fe203，0.87；CaO，2.59；MgO，0.13；Na20，2.59；K0，2.59；其它，10.91。
實(shí)驗(yàn)配置試劑用水為去離子水，NaCI、FeSO4、MnSO4等試劑均為分析純。由于在地下水中缺少溶解氧，鐵錳主要以溶解態(tài)的F礦或M一形式存在，采用硫酸亞鐵(FeSO.)或硫酸錳(MnS04)人工配制含鐵或錳的模擬水，原水pH值為7.1。
主要儀器：AUYl20型電子天平，日本島津；pHSJ-3F型pH計(jì)，上海精密科儀有限公司；7200型可見分光光度計(jì)，尤尼柯儀器有限公司；202-2AB型電熱恒溫干燥箱，天津市泰斯特有限公司；DJ-6CS型精密六聯(lián)電動攪拌器，大地自動化儀器廠。
2、實(shí)驗(yàn)方法
配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％的NaCI溶液，按固液比(g/mL)l：20。在加℃下浸泡沸石24h后，用去離子水反復(fù)沖洗沸石，然后放入烘箱中于105℃下烘干，制成NaCI改性沸石。實(shí)驗(yàn)所用沸石均為NaCI改性后沸石。向1000mL燒杯中加入500mL質(zhì)量濃度為5mg／L的鋏(Fe2+)或錳（Mn2+）水樣，再加入NaCl改性沸石，將燒杯置于攪拌器上，固定轉(zhuǎn)速200 r／min，設(shè)定恒溫25℃，做靜態(tài)實(shí)驗(yàn)。每隔一定時(shí)間取樣，靜置0.5 h后取上清液測定溶液中鐵、錳含量。在做鐵錳濃度的影響實(shí)驗(yàn)時(shí)改變加入鐵錳溶液的濃度，其它實(shí)驗(yàn)均采用鐵錳質(zhì)量濃度分別為5mg/L。
二、結(jié)果與討論
1、攪拌時(shí)間
分別向鐵或錳原水中加入2 g粒徑為6—10目的沸石，做靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，每隔一定時(shí)間取樣。
可看出，在0-2.5h之間，隨著攪拌時(shí)間的增加，沸石對鐵錳的吸附量明顯增加，2.5 h時(shí)沸石對鐵錳的吸附量分別為5.27ug／g、8.54l_tg／g；在2.5～24h之間，沸石對鐵錳的吸附量趨于平緩，這是因?yàn)榉惺瘜﹁F錳的吸附達(dá)到飽和后會出現(xiàn)吸附平衡和離子交換平衡。可見沸石對鐵錳的吸附具有鼉快速吸附，緩慢平篌，的特點(diǎn)。為減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間，攪拌時(shí)間采用2.5 h。沸石吸附鐵或錳時(shí)規(guī)律相似，鐵或錳的變化曲線是同步的，這在本次研究各實(shí)驗(yàn)中都有呈現(xiàn)，同時(shí)沸石對鐵錳的吸附量相差較大，對錳的吸附量明顯高于鐵。湛毅等人對沸石吸附重金屬離子的研究表明Mn2+和Fe2+吸附量相差不大”】。本實(shí)驗(yàn)Mn2+和Fe2+吸附量相差大，可能是攪拌作用下溶液充氧效果好，F(xiàn)e2+氧化為Fe3+，F(xiàn)e3+的水合離子半徑較大，使得吸附效率低，降低了沸石對鐵的吸附能力。
2、沸石粒徑
分別向鐵或錳溶液中加入2g不同粒徑范圍內(nèi)的沸石，攪拌2.5 h，做靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，取上清液測定溶液中鐵、錳含量。隨著沸石粒徑的增加，沸石對鐵或錳的吸附量減少。沸石粒徑越大，其比表面積越小，沸石的吸附效率降低，其吸附量隨之減少；沸石粒徑過小，反應(yīng)器中的水頭損失會增加；在反沖洗過程中，容易隨出水外流，造成濾料損失。因此沸石粒徑不宜過小，實(shí)驗(yàn)采用6-10目的沸石作為濾料。
3、pH值
分別向鐵或錳溶液中加入2g6-10目沸石，并調(diào)節(jié)其pH值分別為2、3、4、5、6、7，攪拌2.5h，做靜態(tài)實(shí)驗(yàn)。隨著pH值的增大，沸石吸附鐵錳量增加。在低pH值條件下沸石吸附效率低，因?yàn)樗卸⒌乃想x子半徑遠(yuǎn)比鐵錳小，盯和鐵錳存在競爭吸附，沸石優(yōu)先吸附水中的一，從而造成對鐵和錳吸附量減少。實(shí)際原水近似中性，實(shí)驗(yàn)時(shí)無需調(diào)整原水pH值。
4、鐵錳共存對吸附的影響
向燒杯中加入500mL鐵錳質(zhì)量濃度均為5 mg／L的共存溶液，再加入2g6-10目沸石，做靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，每隔一定時(shí)間取樣，靜置0.5h后取上清液測定溶液中鐵、錳含量。在相同攪拌時(shí)間下，鐵錳吸附量均比圖1中低。攪拌時(shí)間為2.5 h時(shí)，沸石對鐵錳吸附量分別為3.24ug／g、5.21ug/g。鐵錳共存時(shí)吸附量比單獨(dú)存在時(shí)分別下降了38.6％和38.9％。這表明鐵或錳存在競爭吸附。研究了在陽離子共存的條件下沸石對NH3-N的吸附性能，其中以K+的影響最大，可使沸石吸附量降低50％以上。
5、鐵錳質(zhì)量濃度對吸附的影響
分別向燒杯中加入200mL質(zhì)量濃度為1、5、10、20、40、80、100、150、200、250、300 mg／L鐵或錳溶液，再加入2g6-10目的沸石，攪拌2.5 h做靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，取上清液測定溶液中鐵、錳含量。原水中鐵或錳質(zhì)量濃度較低時(shí)，沸石對鐵錳吸附量隨著鐵或錳質(zhì)量濃度的增加而增大，當(dāng)鐵或錳質(zhì)量濃度為250 mg／L時(shí)，吸附量最大，原水中鐵或錳質(zhì)量濃度大于250 mg／L后吸附量反而減少。
對鐵或錳質(zhì)量濃度為250 mg／L的原水，采用2 g6—10目沸石，攪拌吸附2.5h后，鐵和錳的吸附量分別為46.2ug/g和69.4ug/g。
三、結(jié)論
1．Zeolite對鐵錳的吸附具有“快速吸附，緩慢平衡”的特點(diǎn)。澇石對錳的吸附量明顯高于鐵，對鐵或錳吸附出現(xiàn)相似的規(guī)律，若溶液中鐵錳共存，存在競爭暖附，會使吸附量下降。
2．對鐵或錳質(zhì)量濃度為250 mg／L的原水，采用2g6-10目的沸石，攪拌吸附2.5 h后，鐵和錳的吸附量分別為46.2ug/g和69.4ug/g。
