用山西臨縣紫金山富鉀堿性巖合成的13X型沸石處理濃度為30mg幾L的含銅廢水,可使水質(zhì)達(dá)國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),吸附性能優(yōu)于活性炭和改性黏土。專家試驗(yàn)了不同分子篩用量、廢水濃度等因素對(duì)除銅效果的影響。
結(jié)果表明：Cu2+的濃度在30~600mg/范圍內(nèi),銅去除率大于99%,分子篩有較高吸附容量;同時(shí)進(jìn)行了分子篩再生試驗(yàn),銅的洗脫率大于95%,分子篩可多次使用。
實(shí)驗(yàn)方法如下
沸石分子篩:5A型,60~80目,真密度1.41g/cm3,堆積密度0.72g/m3
含銅試驗(yàn)水:用CuSO4配制成Cu2+的質(zhì)量濃度約2000mg/L的水溶液,測(cè)定準(zhǔn)確含量,再準(zhǔn)確稀釋到30mg/L,100mg/,200mg幾,300mg/,400mg/,600mg/L等濃度。
除銅試驗(yàn)每次取200mL含銅試驗(yàn)水,加入確定量的分子篩,攪拌20min,過(guò)濾,取適量溶液測(cè)定銅含量,計(jì)算去除率。
再生試驗(yàn)按接近飽和吸附容量的值,將100g分子篩放于1000mL含Cu2+的試驗(yàn)液中,攪拌20min,測(cè)定出水的銅含量。將分子篩瀝干,裝于50mL的滴定管中,底部及頂部各放少量玻璃纖維,將再生液以1mL/min的速度滴加到分子篩中,將流出液每300mL為一段收集,測(cè)定銅濃度。銅的去除及其影響因素如下。
分子篩用量及飽和吸附容量各取質(zhì)量濃度為400mg/L的Cu2+溶液200mL,分別與不同量的分子篩反應(yīng),結(jié)果可見(jiàn),分子篩用量越大,銅去除率越高,當(dāng)進(jìn)水含銅量與分子篩用量之比為320mg/g時(shí),銅去除率達(dá)99.4%。
銅濃度的影響固定進(jìn)水含銅量與分子篩用量之比為320mg/g,以各種含銅濃度的溶液各200mL進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果可見(jiàn),在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi),銅去除率穩(wěn)定,均比較高。當(dāng)進(jìn)水濃度較低時(shí),出水殘留濃度也較低,去除率卻相對(duì)較低;當(dāng)進(jìn)水濃度較高時(shí),出水殘留濃度也較高,去除率卻較高。為了使出水殘留濃度低同時(shí)有高的去除率,可用多段或逆流吸附的方法處理。
溫度及接觸時(shí)間的影響以水浴控制不同溫度,在15~40℃范圍內(nèi)及控制攪拌時(shí)間在10~30min范圍內(nèi),對(duì)結(jié)果無(wú)大的影響,去除率均在99.8%以上,因此在試驗(yàn)其他影響因素時(shí),選擇室溫(約25℃)及攪拌20min的條件進(jìn)行回收率及回收液濃度以10g分子篩對(duì)1000mLCu2+質(zhì)量濃度為400mg/L的溶液吸附后,出水質(zhì)量濃度為30.8mg/L,吸附Cu2+量應(yīng)為400mg/L×1L-30.8mg幾L×1L=369.2mg甩干后,分子篩中殘留溶液小于3mL,殘留液中所含Cu2+小于0.1mg,相對(duì)于所吸附的Cu2+的量可以忽略。
洗出液Cu2+質(zhì)量濃度逐段下降,1、2段質(zhì)量濃度高達(dá)9790mg/L和1660mgL,可以回收利用。3段以后濃度較低,應(yīng)循環(huán)用作再生液,待濃度提高后再回收。
再生分子篩的吸附容量分子篩經(jīng)多次吸附-再生的過(guò)程。再生后的分子篩因吸附的銅有少部分未能洗脫等原因,使吸附容量有所下降,但二次再生以后下降較小,趨于穩(wěn)定,經(jīng)四次再生后吸附容量仍可達(dá)初次使用的90%以上,說(shuō)明分子篩是可以再生循環(huán)使用的。
沸石用量在4.0g時(shí),去除率達(dá)到最高(98.8%),此時(shí)吸附量為11.1mg/g;粉煤灰用量在16.0g時(shí),去除率達(dá)到最高(93.4%),此時(shí)吸附量為2.6mg/g接觸時(shí)間對(duì)Cu2+去除率的影響各吸附劑按最高去除率用量稱取,沸石40g、粉煤灰16.0g,分別加入質(zhì)量濃度為300mg/L的含Cu2+廢水150mL,在13℃、pH=5的條件下振蕩(150r/min)接觸不同時(shí)間,測(cè)其Cu2+,重復(fù)3次計(jì)算去除率。
利用粉煤灰與沸石對(duì)含銅廢水進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn)研究。研究方法如下。沸石,20~40目。粉煤灰取自太原某電廠。含銅廢水用CuSO4·5H2O和去離子水配制而成。實(shí)驗(yàn)方法將不同用量的沸石和粉煤灰分別加入Cu2+質(zhì)量濃度為300mg/L的含Cu2+廢水150mL,在13C、pH=5的條件下,振蕩(150r/min)接觸20min,測(cè)其Cu2+,重復(fù)3次,計(jì)算去除率。
沸石在20min時(shí),去除率最高(98.4%),超過(guò)20min,隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng),去除率有降低的趨勢(shì),吸附的Cu2+開(kāi)始釋放;粉煤灰在60min時(shí),去除率最高(99.4%),但在30min以后,去除率增幅變小。Cu2質(zhì)量濃度對(duì)去除率的影響將沸石4.0g,粉煤灰16.0g分別加入含Cu2+質(zhì)量濃度不同的150mL廢水中,在13C、pH=5的條件下,振蕩(150r/min)接觸沸石20min,粉煤灰60min,測(cè)其Cu2+,重復(fù)3次,計(jì)算去除率。
Cu2+質(zhì)量濃度超過(guò)300mgL時(shí),粉煤灰的去除率開(kāi)始急劇下降;而沸石的去除率在Cu2+質(zhì)量濃度為300mgL時(shí)最高;但它們的吸附量卻隨著濃度的增大而增加通過(guò)上述試驗(yàn)表明,沸石與粉煤灰都有較高的吸附活性,可作為吸附廢水中Cu2+的吸附劑,但其對(duì)Cu2+的吸附受吸附劑用量、接觸時(shí)間、Cu2+質(zhì)量濃度的影響。在13℃C、pH=5、Cu2+質(zhì)量濃度為300mg/L的條件下,沸石的最高去除率用量為4.0g/150mL,最佳接觸時(shí)間為20min,去除率為98%;粉煤灰的最高去除率用量為16.0g/150mL,最佳接觸時(shí)間為60min,去除率為99%。
將天然沸石粉與易燃微粉按一定比例混合,擠壓造粒,灼燒成多孔質(zhì)高強(qiáng)度沸石顆粒吸附劑,然后將其用于對(duì)銅離子的吸附,獲得較好的效果。實(shí)驗(yàn)方法如下。
多孔質(zhì)天然沸石顆粒吸附劑制備取國(guó)投盛世非金屬礦的優(yōu)質(zhì)Clinoptilolite,粉碎至150目,在100質(zhì)量單位的沸石粉中添加6質(zhì)量單位200目的優(yōu)質(zhì)煤粉,再加入適量水?dāng)噭?擠壓成粒徑3mm顆粒狀,先將其低溫烘干,再慢慢將溫度升至550~600℃,經(jīng)60min灼燒,由于失去結(jié)晶水和煤粉燒蝕成CO2逸出,所遺空間成為微孔,形成表面半陶瓷化的多孔質(zhì)沸石顆粒。該顆粒比表面積為106.2m2/g,抗壓強(qiáng)度為8.93MPa。
實(shí)驗(yàn)方法多孔質(zhì)天然沸石顆粒吸附劑的轉(zhuǎn)型處理:稱取100g多孔質(zhì)沸石顆粒于500mL具塞錐形瓶中,加1 mol /L NaCl溶液300mL,攪拌后放置18h,每隔2h在康式電動(dòng)振蕩器上振蕩1min,然后撈出,水洗至洗液無(wú)Cl-(用AgNO3溶液檢驗(yàn)),于110℃下烘干(或自然曬干),用塑料袋密封保存?zhèn)溆谩?duì)銅離子的吸附試驗(yàn)稱取處理過(guò)的干燥多孔質(zhì)沸石顆粒1.0g于250mL具塞錐形瓶?jī)?nèi),加入一定濃度的10)0mLCu2+離子標(biāo)準(zhǔn)溶液,在一定溫度下進(jìn)行吸附試驗(yàn),每隔10min在康式電動(dòng)振蕩器上振蕩1min,達(dá)平衡后,取出過(guò)濾,用雙硫腙分光光度法測(cè)定溶液中殘余的Cu2+濃度。
多孔質(zhì)沸石顆粒吸附劑與其他吸附劑的比較，多孔質(zhì)天然沸石顆粒吸附劑的吸附效果最好。
與普通天然沸石粉對(duì)Cu2+吸附能力的比較分別稱取相同質(zhì)量的多孔質(zhì)沸石顆粒和普通天然沸石粉(100目)各5份。在相同條件下,分別對(duì)Cu2+作吸附試驗(yàn),將平均吸附量進(jìn)行比較,多孔質(zhì)沸石顆粒吸附劑是普通天然沸石粉的3.2倍，多孔質(zhì)天然沸石顆粒吸附劑的再生利用將吸附過(guò)銅離子的該吸附劑用自來(lái)水洗滌3次,用不同濃度的NaCl溶液浸泡18h,每隔1h攪拌1次,每次攪拌2min,撈出用清水洗至無(wú)氯離子,烘干(或自然曬干),稱取1.0g,再通過(guò)對(duì)銅離子的吸附試驗(yàn),結(jié)果可看出,吸附過(guò)銅離子的該吸附劑經(jīng)再生處理后,可重復(fù)使用,但同新制備的吸附劑相比,吸附量有所下降(10%~20%)。
