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,可使水質達國家污水綜合排放標準,吸附性能優于活性炭和改性黏土。專家試驗了不同分子篩用量、廢水濃度等因素對除銅效果的影響。
結果表明：Cu2+的濃度在30~600mg/范圍內,銅去除率大于99%,分子篩有較高吸附容量;同時進行了分子篩再生試驗,銅的洗脫率大于95%,分子篩可多次使用。
實驗方法如下
沸石分子篩:5A型,60~80目,真密度1.41g/cm3,堆積密度0.72g/m3
含銅試驗水:用CuSO4配制成Cu2+的質量濃度約2000mg/L的水溶液,測定準確含量,再準確稀釋到30mg/L,100mg/,200mg幾,300mg/,400mg/,600mg/L等濃度。
除銅試驗每次取200mL含銅試驗水,加入確定量的分子篩,攪拌20min,過濾,取適量溶液測定銅含量,計算去除率。
再生試驗按接近飽和吸附容量的值,將100g分子篩放于1000mL含Cu2+的試驗液中,攪拌20min,測定出水的銅含量。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量濃度為400mg/L的Cu2+溶液200mL,分別與不同量的分子篩反應,結果可見,分子篩用量越大,銅去除率越高,當進水含銅量與分子篩用量之比為320mg/g時,銅去除率達99.4%。
銅濃度的影響固定進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進行試驗。結果可見,在實驗濃度范圍內,銅去除率穩定,均比較高。當進水濃度較低時,出水殘留濃度也較低,去除率卻相對較低;當進水濃度較高時,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。
溫度及接觸時間的影響以水浴控制不同溫度,在15~40℃范圍內及控制攪拌時間在10~30min范圍內,對結果無大的影響,去除率均在99.8%以上,因此在試驗其他影響因素時,選擇室溫(約25℃)及攪拌20min的條件進行回收率及回收液濃度以10g分子篩對1000mLCu2+質量濃度為400mg/L的溶液吸附后,出水質量濃度為30.8mg/L,吸附Cu2+量應為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,相對于所吸附的Cu2+的量可以忽略。
洗出液Cu2+質量濃度逐段下降,1、2段質量濃度高達9790mg/L和1660mgL,可以回收利用。3段以后濃度較低,應循環用作再生液,待濃度提高后再回收。
再生分子篩的吸附容量分子篩經多次吸附-再生的過程。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,趨于穩定,經四次再生后吸附容量仍可達初次使用的90%以上,說明分子篩是可以再生循環使用的。
沸石用量在4.0g時,去除率達到最高(98.8%),此時吸附量為11.1mg/g;粉煤灰用量在16.0g時,去除率達到最高(93.4%),此時吸附量為2.6mg/g接觸時間對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)接觸不同時間,測其Cu2+,重復3次計算去除率。
利用粉煤灰與沸石對含銅廢水進行了吸附實驗研究。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。實驗方法將不同用量的沸石和粉煤灰分別加入Cu2+質量濃度為300mg/L的含Cu2+廢水150mL,在13C、pH=5的條件下,振蕩(150r/min)接觸20min,測其Cu2+,重復3次,計算去除率。
沸石在20min時,去除率最高(98.4%),超過20min,隨著接觸時間的延長,去除率有降低的趨勢,吸附的Cu2+開始釋放;粉煤灰在60min時,去除率最高(99.4%),但在30min以后,去除率增幅變小。Cu2質量濃度對去除率的影響將沸石4.0g,粉煤灰16.0g分別加入含Cu2+質量濃度不同的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,測其Cu2+,重復3次,計算去除率。
Cu2+質量濃度超過300mgL時,粉煤灰的去除率開始急劇下降;而沸石的去除率在Cu2+質量濃度為300mgL時最高;但它們的吸附量卻隨著濃度的增大而增加通過上述試驗表明,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Cu2+的吸附受吸附劑用量、接觸時間、Cu2+質量濃度的影響。在13℃C、pH=5、Cu2+質量濃度為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,灼燒成多孔質高強度沸石顆粒吸附劑,然后將其用于對銅離子的吸附,獲得較好的效果。實驗方法如下。
多孔質天然沸石顆粒吸附劑制備取國投盛世非金屬礦的優質Clinoptilolite,粉碎至150目,在100質量單位的沸石粉中添加6質量單位200目的優質煤粉,再加入適量水攪勻,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60min灼燒,由于失去結晶水和煤粉燒蝕成CO2逸出,所遺空間成為微孔,形成表面半陶瓷化的多孔質沸石顆粒。該顆粒比表面積為106.2m2/g,抗壓強度為8.93MPa。
實驗方法多孔質天然沸石顆粒吸附劑的轉型處理:稱取100g多孔質沸石顆粒于500mL具塞錐形瓶中,加1 mol /L NaCl溶液300mL,攪拌后放置18h,每隔2h在康式電動振蕩器上振蕩1min,然后撈出,水洗至洗液無Cl-(用AgNO3溶液檢驗),于110℃下烘干(或自然曬干),用塑料袋密封保存備用。對銅離子的吸附試驗稱取處理過的干燥多孔質沸石顆粒1.0g于250mL具塞錐形瓶內,加入一定濃度的10)0mLCu2+離子標準溶液,在一定溫度下進行吸附試驗,每隔10min在康式電動振蕩器上振蕩1min,達平衡后,取出過濾,用雙硫腙分光光度法測定溶液中殘余的Cu2+濃度。
多孔質沸石顆粒吸附劑與其他吸附劑的比較，多孔質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Cu2+吸附能力的比較分別稱取相同質量的多孔質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Cu2+作吸附試驗,將平均吸附量進行比較,多孔質沸石顆粒吸附劑是普通天然沸石粉的3.2倍，多孔質天然沸石顆粒吸附劑的再生利用將吸附過銅離子的該吸附劑用自來水洗滌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,撈出用清水洗至無氯離子,烘干(或自然曬干),稱取1.0g,再通過對銅離子的吸附試驗,結果可看出,吸附過銅離子的該吸附劑經再生處理后,可重復使用,但同新制備的吸附劑相比,吸附量有所下降(10%~20%)。
