改性红辉沸石的制备及对重金属镉吸附性能的研究

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由于重金属引起的疾病具有潜伏周期长,危害性大的特点,所以如何处理重金属污染已经成为全世界关注的问题。而作为五毒之一的镉,镉会对人的呼吸道产生刺激作用,镉不是人体所需的必需元素,镉具有很强的毒性。红辉沸石具有很大的比表面积,使它具有较强的吸附能力和离子交换能力,是良好的吸附材料,在环境修复、环境治理等方面有着广泛的应用,特别是在处理处理含镉废水中,优势很明显。吸附法作为化学操作的重要操作方法,在环保行业和化工行业中有着极为广泛的应用,吸附材料的再生也是使吸附剂可以实现重复利用的关键环节,可以降低生产成本。本文对红辉沸石进行了改性,采用三种不同的改性方法,研究了改性沸石对重金属镉的吸附性能的研究,其主要研究内容和结论如下:1.考察不同的改性方法(酸改性、碱改性、盐改性)对红辉沸石的吸附效果的影响。通过与天然沸石吸附性能做对比,随着目数的增加(即粒径逐渐减小),对溶液中的镉的单位吸附量也会逐渐的增大。此外沸石经过改性之后吸附性能明显高于天然沸石对镉的吸附性能。在25℃的温度下,当NaOH改性沸石、HCl改性沸石、NaCl改性沸石投加量分别为0.5g、0.7g、0.7g,天然沸石投加量为0.7g,Ph=6~7时,改性沸石振荡时间为4h,天然沸石振荡时间为3h,振荡转速为180r/min, NaOH改性沸石、HCl改性沸石、NaCl改性沸石对镉吸附量可达到112.36、101.63、85.03mg/g,天然沸石吸附量可达到60.33mg/g。2.研究了改性沸石和天然沸石对重金属Cd2+吸附过程,结果表明三种改性沸石和天然沸石对重金属Cd2+吸附等温线都可以用Langmuir方程进行很好的描述,三种改性沸石的吸附量都随温度的升高而增大,焓变也大于0,因此改性沸石吸附重金属Cd2+属于吸热过程。3.研究了改性沸石和天然沸石对重金属Cd2+吸附动力学,其结果表明在在298k~318k,伪二级动力学方程对改性沸石吸附重金属Cd2+拟合程度最高,相关拟合系数都在0.97以上。4.从pH、温度、浓度等方面考察了改性红辉沸石对Cd2+离子的交换能力的影响;同时也研究了Cd2+离子与其他重金属阳离子的共存的影响,同时也考察了改性沸石对模拟废水的重金属去除效果。其结果表明沸石经过碱处理之后,沸石在一定程度上受到了破坏,而其他峰也没有明显的改变,使得沸石的晶质结构向非晶质结构转化,但没有完全改变晶质结构。当pH接近6时,改性沸石与重金属Cd2+的离子交换量是最大的。温度的提高,离子交换反应速率也加快,改性沸石对镉的吸附率也提高了,当Cd2+与其他重金属离子共存时,会对改性沸石与重金属Cd2+离子交换有影响,会发生竞争性交换。5.本文还研究了改性沸石对模拟废水中的重金属Cd2+的去除效果,其结果表明,改性沸石能够有效的去除废水中的重金属Cd2+,且去除率达到98%以上。6.通过各种表征技术可以观察样品表明,天然沸石原表面比较平滑,且呈现平整、密实的结构,而改性之后的沸石变得凹凸不平,表面变得疏松,有明显的孔洞现象,且平面有散状分布现象,使得表明表面变得粗糙。通过BET比表面积的测定,经过改性处理的沸石比表面积明显比天然沸石的要大,孔径也增大了。
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