制得一種用于重金屬廢水處理的新型硅烷化改性沸石吸附劑，成本低、效果顯著且穩(wěn)定。通過對改性沸石表征，分析了改性對沸石結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，改性一定程度降低了原沸石的晶體特征，但基本上保持了其結(jié)構(gòu)組成硅烷化改性成功地在沸石上接枝了氨基。

一、沸石與重金屬污染

重金屬污染不僅對水生生物和人類有嚴重毒性，造成生物富集，引發(fā)各種疾病及機體功能的紊亂，而且在工業(yè)廢水處理中也會造成系統(tǒng)功能的紊亂甚至崩潰。吸附法因具有成本合理、適于大規(guī)模應(yīng)用等優(yōu)點，普遍用于處理重金屬污染廢水尋找與合成低成本無二次污染的高效吸附材料是近年來吸附法研究與發(fā)展的主要趨勢。

天然沸石因其獨特吸附性能，結(jié)合其離子交換、分子篩選、易改性等特征，作為重金屬離子吸附劑及其改性的研究引起了諸多科研者的關(guān)注。然而目前，大多數(shù)研究是針對熱改性、酸堿改性和鹽改性。有機改性相較而言，具有耐酸、穩(wěn)定性強等優(yōu)點。本研究針對沸石表面含有硅羥基的特性，應(yīng)用有機無機雜化材料的合成原理，用硅烷化方法改性天然沸石。對其結(jié)構(gòu)變化過程進行表征，并從投加量、熱力學(xué)、動力學(xué)和pH等方面對其吸附性能作了研究。

二、相關(guān)試驗與討論

實驗條件控制如表1所示，取配制的一定濃度(20～120mg/L)的金屬溶液50mL加入到150mL三角瓶中，加一定量(0.03～0.5g)吸附劑，在一定溫度(298、308和318K)下震蕩反應(yīng)一定時間(0～48h)，采用火焰原子吸收法(AAS)測定吸附后金屬溶液濃度。

對改性前后沸石電鏡掃描可以看出，改性前，沸石材料晶體特征明顯，表面有不規(guī)整的棱角，成多孔結(jié)構(gòu)改性后的沸石表面晶形的棱角變得柔和圓潤，說明硅烷化改性過程中有機物質(zhì)的接枝一定程度上改變了原沸石的表面形貌改性后的沸石保留了多孔結(jié)構(gòu)，孔隙變大，這是由于前階段的活化處理導(dǎo)致了一定程度的擴孔效果。

硅烷化改性后，原沸石的晶體特征峰減少，XRD曲線有一定簡化，這表明改性過程在一定程度上逐漸降低了沸石的晶體特征，但總的來說，沸石的主要結(jié)構(gòu)組成還是得到了保持。因此，為了既使吸附劑容量飽和，不浪費吸附位能，盡可能減少吸附劑用量又保證良好的吸附效果，應(yīng)選擇最佳投加比投入使用。

通過對合成過程中材料的表征，證明了在合成過程中，沸石表面有一定的—NH2被接枝上。與其他吸附劑比較，本研究所得的改性沸石吸附劑具有制備方法新、效果好、實用價值高和成本低的特點，且其具有一定的耐酸性，可望應(yīng)用于酸性重金屬廢水的處理。