天然沸石除工業(yè)含鉛廢水應(yīng)用條件的選擇

孫 欣

（青島啤酒麥芽 山東青島 266031）

鉛是重金屬污染中數(shù)量最大的一種。沸石分子篩獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其對陽離子有良好的吸附作用，且價格便宜，最有希望代替價格昂貴的活性炭，在處理含重金屬離子廢水中效果顯著。

沸石吸附Pb2+機(jī)理，主要基于其獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有多孔的特點，空隙體積可達(dá)50%以上,孔徑為0.4 nm,孔徑明顯大于Pb2+的有效半徑或水化半徑，所以能夠很好的吸附Pb2+。

本文研究在給定的鉛離子濃度下，驗證靜態(tài)試驗最佳條件，為動態(tài)試驗提供參考數(shù)據(jù)。經(jīng)由濾速試驗確定動態(tài)最佳過濾速度，做出天然沸石的穿透曲線，模擬實際廢水處理過程，考察實際生產(chǎn)實踐中沸石利用的可行性。

1 試驗方法

1.1 天然沸石的性質(zhì)

試驗用天然沸石是取自濰坊市涌泉莊沸石礦，外觀呈綠色、紫色。沸石分析結(jié)果：主要礦物為斜發(fā)沸石，沸石含量較多，斜發(fā)沸石總含量為71.4%左右.伴生礦物主要有長石、石英。所用天然沸石為可以通過2 mm的篩子的顆粒（40-60目）。

1.2 試驗所需藥劑

鉛標(biāo)準(zhǔn)液（1000微克/毫升）；Na Cl（分析純99.5%）；硝酸鉛（分析純99%）

1.3 試驗儀器設(shè)備及裝置

原子吸收分光光度計；數(shù)顯調(diào)速多用振蕩器；萬分之一電子天平；恒流泵；低速離心機(jī)；250 m L錐形瓶；自制動態(tài)試驗用玻璃柱或有機(jī)玻璃柱等。

動態(tài)試驗裝置由沸石柱，儀器架，水箱，橡膠管等組成。

1.4 繪制重金屬離子鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)曲線方程式：y=0.0087 x+0.0004

X：廢水溶液中重金屬鉛離子的濃度（mg/L）

Y：廢水溶液中重金屬鉛離子的吸光度

標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)：R 2=0.999

1.5 鉛離子貯備液的制備

使用的模擬鉛廢水為25.05 mg/L。

1.6 靜態(tài)吸附最佳條件驗證試驗

分別稱取2份15 g 40-60目的沸石放置于兩只相同的250 ml錐型瓶中，另取2份100 ml濃度為25.05 mg/L的模擬重金屬離子鉛廢水溶液分別倒入瓶中，密封，將錐型瓶放于振蕩器上，驗證資料中記載的靜態(tài)吸附最佳條件。

1.7 動態(tài)試驗方法

1.7.1 濾速試驗

將天然沸石裝柱，試驗用柱體的柱徑27 mm，高15 mm，準(zhǔn)確稱取9 g天然沸石裝入試驗用柱體，使用去離子水沖洗掉沸石表面粘土雜質(zhì)，使用恒流泵控制模擬鉛廢水的流速，以沸石穿透點（1 mg/L）為準(zhǔn)，計算沸石柱有效運(yùn)行時間和累積產(chǎn)水量，以確定最佳過濾速度。

1.7.2 天然沸石穿透試驗

準(zhǔn)確稱取9 g天然沸石裝入試驗用柱體，使用去離子水沖洗掉沸石表面粘土雜質(zhì)，在最佳濾速下，每隔一定時間對出水取樣，測定濾出液的含鉛量。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，得出沸石固定床穿透時間。

2 結(jié)果與討論

2.1 靜態(tài)吸附最佳條件驗證試驗

試驗為同時進(jìn)行兩組平行試驗，可驗證資料上可以查到的靜態(tài)吸附最佳條件：沸石的顆粒大小40-60目、沸石用量15 g/L、振速200 r/min、吸附振蕩時間30 min、離心機(jī)轉(zhuǎn)速30×100 r/min、離心時間5分鐘。

2.2 動態(tài)試驗

2.2.1 濾速試驗

（1）在濾速為0.35 m/h（3.33 ml/min）時，沸石柱的穿透時間為5.25 h，約315 min，累計產(chǎn)水量為1048.95 ml，穿透時累計除鉛量為25.86mg，失效時累計除鉛量85.05 mg。

（2）在濾速為0.5 m/h（4.77 ml/min）時，沸石柱的穿透時間為4.0 h，約240 min，累計產(chǎn)水量為1144.8 ml，穿透時累計除鉛量為28.08 mg，失效時累計除鉛量71.73 mg。

（3）在濾速為 1.0 m/h（9.54 ml/min）時，沸石柱的穿透時間為1.75 h，約105 min，累計產(chǎn)水量為1001.7 ml，穿透時累計除鉛量為24.64mg，失效時累計除鉛量80.82 mg。

比較以上由三個濾速的穿透曲線計算出的累計產(chǎn)水量和穿透時的累計除鉛量，可以確定對鉛離子去除最有利的濾速為0.5 m/h。

2.2.2 天然沸石穿透試驗

準(zhǔn)確稱取9 g天然沸石裝入試驗用柱體，使用去離子水沖洗掉沸石表面粘土雜質(zhì)，在0.5 m/h的最佳濾速下，每隔一定時間對出水取樣，測定濾出液的含鉛量。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)得出，天然沸石對重金屬離子鉛具有非常好的吸附作用，對鉛離子去除最有利的濾速為0.5 m/h,沸石柱的穿透時間為4.0 h。

[1]李虎杰,田煦,易發(fā)成.活化沸石對Pb2+的吸附性能研究[J].非金屬礦,2001,24(2).

[2]易發(fā)成.沸石的活化及其對鉛、鈷的吸附性研究[J].礦物巖石,2005,25(3).

[3]M.Sarioglu，Removalofammoniumfrommunicipalwastewaterusingnatural Turkish(Dogantepe)zeolite，Separationand Purification Technology,Volume 41,Issue 1,January 2005,Pages 1-11.