人工沸石对Cr（Ⅲ）的吸脱附的实验研究

人工沸石对Cr（Ⅲ）的吸脱附的实验研究

赵劼;张诚

【摘要】采用单变量法研究了人工沸石对Cr3＋的最佳吸附粒径、最佳吸附反应条件和吸附动力学。结果表明,在Cr3＋初始浓度为20mg/L、沸石投放量为

10g/L时,最佳粒径为80目;在Cr3＋初始浓度为50mg/L、沸石投放量为10g/L 时,最佳振荡时间为70min;Cr3＋浓度在20～70mg/L范围内时,人工沸石饱和吸附量随Cr3＋的初始浓度增加而增加,二者近似于指数关系;人工沸石吸附Cr3＋的过程主要为化学吸附,受表面扩散和颗粒内扩散过程控制。脱附实验表明洗脱性价比最佳的洗脱剂（NaCl）浓度为10g/L,洗脱微振荡-静置沉降最佳时间分布为：微振荡10min,静置沉降50min,洗脱两次后吸附效率下降25%～30%。%In this paper, the single variable method is adopted to study the optimum size of artificial zeolite and optimum operational conditions for Cr3 ＋ adsorption as well as the adsorption kinetics. The results show that at the condition of initial Cr3 ＋ concentration as 20mg and the artificial zeolite dose as 10g/L, the optimum size is 80 mesh. At the condition of initial Cr3＋concentration as 50nlg/L, and zeolite dose as 10g/L, the optimal oscillation time of adsorption is 70 minutes. With Cr3＋ concentration ranging in 20 - 70mg/L, the saturated adsorption of artificial zeolite increases with the initial concentration of Cr3 ＋ exponentially. The process of artificial zeolite absorbing Cr3 ＋ belongs to chemical adsorption controlled by the processes of surface diffusion and internal diffusion. The result of desorption experiment shows that the concentration of desorption agent with optimal cost performance （NaCl） is 10g/L, and the optimum time

distribution is 10 minutes for gentle-oscillation and 50 minutes for settlement. The adsorption rate reduces by 25% - 30% after desorption twice.

【期刊名称】《四川环境》

【年(卷),期】2012(031)001

【总页数】6页(P28-33)

【关键词】人工沸石;三价铬;吸附;脱附

【作者】赵劼;张诚

【作者单位】四川大学建筑与环境学院,成都610225;四川大学建筑与环境学院,成都610225

【正文语种】中文

【中图分类】X703

1 引言

铬是污染环境的主要重金属之一，电镀、皮革、染料和金属酸洗等工业均是环境中铬的污染来源［1］。在制革过程中，铬鞣和铬复鞣会导致三价铬污染，被排入废水中造成污染［2、3］。水体中的铬主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的形式存在，两者均对人体有毒害作用［1］。综合废水中Cr(Ⅲ)含量一般在60～100mg/L之间［4］。重金属Cr(Ⅲ)在较低浓度下即可产生生物毒性、污染环境［5，6］，必须在含Cr(Ⅲ)废水排入天然水体之前就对其进行处理。

近年来，应用天然沸石材料的离子交换性能去除废水中的重金属离子得到了广泛的

关注［7］。沸石是一族具有连同孔道的呈架状结构的含水硅铝酸盐矿物［8］。

与传统离子交换材料相比，沸石具有良好的吸附和离子交换性能以及再生功能［9］，同时具有分布广泛、取材方便［10］，成本低廉，且本身无毒［11，12］等优良性能。按照生成方式，沸石分为天然沸石和人工沸石两大类。人工合成沸石克服了天然沸石的缺陷，在结构中不含有杂质，避免了对水体的再次污染;孔径均匀，而且可以通过调整合成条件来调整孔径的大小，保证了很好的吸附选择性和稳定性;孔道丰富，有很好的吸附能力［13］。

目前，对天然沸石吸附Cr(Ⅲ)及其他重金属的相关研究报道较多，关于人工沸石用于去除Cr(Ⅲ)很少见报道。天然沸石对水中Cr(Ⅲ)有较强的吸附作用［14，15］。天然斜发沸石可用于处理城市污水处理厂产生的剩余污泥中所含的重金属离子［16］。此外，天然沸石如丝光沸石经过改性后用于处理Pb (Ⅱ)也被证明具有一定可行性［12］;经过较简单工艺合成的人工沸石目前开始用于水处理工艺中［17］，其对Cr(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)以及Cu(Ⅱ)等重金属都有一定的吸附能力［9］。另外，从粉煤灰提取成分合成的沸石对于酸性矿山废水中重金属离子也有很好的吸附效果［18］。

本文采用单变量法研究人工沸石对Cr(Ⅲ)的最佳吸附粒径、最佳吸附反应条件和吸附动力学，同时探讨最佳脱附条件以及脱附次数与吸附效率的关系，以找到最佳吸附、洗脱控制条件，为Cr(Ⅲ)的污染预防和治理的工业化应用提供研究基础和参考。

2 实验方案

2.1 方案

按照单因子变量法，利用实验的方法分析得出各单变量的最适条件。根据实验数据进行动力学研究，利用准一级速率方程、准二级速率方程和颗粒内扩散方程进行拟合［19］，用相关系数R2判断拟合结果，再根据不同的拟合方程计算得出动力学变量。