近年來,隨著我國工業的迅速發展,在鉻鹽與鐵合金等行業中都需要用大量的含鉻礦物,?并會產生許多含鉻廢水。這些廢水中的鉻元素多是以毒性較大的Cr6 +存在的,對自然環境及人體健康都會產生嚴重的影響。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。其中吸附法具有經濟性好、操作簡單的優勢,在含鉻廢水處理工藝中已得到了廣泛的應用。吸附法中關鍵的一環是吸附劑的選擇,一般采用的吸附劑主要有沸石、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,制得膠體物,經干燥后即為沸石。
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均比天然沸石更加優秀,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合物被去除。同時,從圖1中還可以看出,?H2SO4 /CuSO4復合改性沸石對含鉻污染物的吸附率,隨著反應時間的增長,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的研究。圖2給出了 H2SO4 /CuSO4復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,但仍始終低于復合改性沸石的吸附率。
復合改性沸石的吸附效果與平衡濃度之間的關系,而二級動力學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運動機制。通過試驗發現,改性沸石對?Cr6 +的吸附以化學吸附為主,離子交換起著非常重要的作用。