用殼聚糖改性天然沸石粉，制備了改性沸石吸附材料，對(duì)微污染水源水中微量鎳(II)的吸附去除進(jìn)行了研究。考察了吸附時(shí)間、沸石粉投加量、鎳(II)初始濃度以及原水pH值等因素對(duì)鎳(II)去除效果的影響。結(jié)果表明，改性沸石粉對(duì)鎳(II)的去除效果明顯優(yōu)于天然沸石粉；當(dāng)鎳(II)初始濃度低于0.2mg/L時(shí),投加1.5g/L殼聚糖改性沸石粉，經(jīng)20min吸附后，水中鎳(II)的剩余濃度低于0.02mg/L，可滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中的要求；提高水的pH值有利于兩種沸石粉對(duì)鎳(II)的去除。另外，兩種沸石粉對(duì)鎳(II)的吸附過程均符合Freudlich等溫吸附模型，且改性沸石粉的吸附指數(shù)更小，其吸附能力更強(qiáng)。
一、鎳與沸石
鎳是人體健康所必需的微量元素，具有促進(jìn)鐵吸收和紅細(xì)胞增長等作用，但長期接觸低濃度鎳會(huì)對(duì)人體造成危害，增加癌癥發(fā)病率。在微污染水中，可溶性的微量鎳(II)離子在較高的pH值下才能產(chǎn)生沉淀。若自來水廠采用加堿-混凝沉淀的方法去除鎳需投加大量堿，出水前再加酸中和，不僅增加處理成本，而且較強(qiáng)堿性的水會(huì)影響自來水工藝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，如何更好地結(jié)合自來水工藝，對(duì)微污染水中微量鎳(II)進(jìn)行去除，仍然是人們所關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。
Zeolite是具有空間網(wǎng)架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，對(duì)重金屬陽離子有一定的吸附能力，但吸附容量小。殼聚糖為甲殼素的脫乙酰基產(chǎn)物，其分子鏈上含氨基和羥基，對(duì)重金屬離子有螯合吸附和絮凝作用。目前，雖已有利用沸石和殼聚糖處理較高濃度含鎳廢水的研究，但有關(guān)殼聚糖改性沸石去除微污染水中微量鎳(II)未見報(bào)道。研究人員用殼聚糖對(duì)天然沸石粉進(jìn)行改性處理，制備了改性沸石粉，以期提高對(duì)鎳(II)的吸附能力，并將其用于吸附-混凝去除微污染水中的鎳(II)，考察了吸附時(shí)間、水的pH、沸石粉投加量和鎳初始濃度等因素對(duì)鎳(II)去除效果的影響，旨在為實(shí)際微污染水中鎳(II)的去除提供參考。
二、改性沸石粉的制備
將天然沸石粉用去蒸餾水沖洗數(shù)次，以去除可溶性雜質(zhì)，然后于90℃條件下烘干，球磨并過50目篩。稱取10.0g殼聚糖加入到500mL濃度為2mol/L的NaOH溶液中，攪拌使殼聚糖分散均勻，再加入200g過篩后的沸石粉，振蕩12h，過濾并用蒸餾水沖洗至中性，在90℃條件下烘干后研磨，再過50目篩后備用。
三、沸石吸附時(shí)間對(duì)鎳(II)去除效果的影響
沸石粉與微污染水的接觸時(shí)間對(duì)除鎳(II)效果有顯著影響。圖1是在鎳(II)初始濃度CNi0=0.1mg/L時(shí)，吸附時(shí)間與鎳(II)剩余濃度關(guān)系曲線。
水樣中剩余鎳(II)濃度隨吸附時(shí)間延長逐漸降低，10min后漸達(dá)平衡；對(duì)比兩條曲線發(fā)現(xiàn)，改性沸石粉對(duì)微量鎳(II)去除效果比天然沸石粉好。這是因?yàn)樨?fù)載在改性沸石表面的殼聚糖通過其分子中的氨基、羥基螯合溶液中的鎳(II)離子，增強(qiáng)了吸附鎳(II)的能力。當(dāng)吸附時(shí)間大于10min時(shí)，改性沸石粉處理后水中鎳(II)剩余濃度低于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）規(guī)定的0.02mg/L，而天然沸石粉的鎳(II)剩余濃度仍在0.06mg/L以上。另外，與天然沸石粉相比，改性沸石粉對(duì)鎳(II)的吸附速率快，10min時(shí)基本達(dá)到吸附平衡，而天然沸石粉在20min時(shí)才達(dá)到吸附平衡。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，為對(duì)比不同條件下兩種沸石粉對(duì)鎳的去除效果，均固定吸附時(shí)間為20min。
四、沸石粉投加量對(duì)鎳(II)去除效果的影響
在吸附-混凝沉淀過程中，吸附劑投加量與除鎳(II)效果有關(guān)。在其它試驗(yàn)條件相同情況下，沸石粉用量與鎳(II)去除率之間關(guān)系如圖2所示。
兩種沸石粉對(duì)鎳的去除率隨投加量的增加而不斷升高。與天然沸石粉相比，改性沸石粉對(duì)鎳(II)的去除率增長較快，改性沸石粉對(duì)鎳(II)的去除效果明顯優(yōu)于天然沸石粉。當(dāng)投加量增到1.5g/L后，兩種沸石粉對(duì)鎳(II)去除率的增長趨于穩(wěn)定，改性沸石粉在此條件下對(duì)鎳去除率達(dá)82%以上，可滿足國家飲用水水質(zhì)要求。
總之，沸石粉對(duì)鎳(II)的吸附過程均符合Freudlich等溫吸附模型，且殼聚糖改性沸石粉的吸附指數(shù)更小，其吸附能力更強(qiáng)。
