用山西临县紫金山富钾碱性岩合成的13X型沸石处理浓度为30mg几L的含铜废水,可使水质达国家污水综合排放标准,吸附性能优于活性炭和改性黏土。专家试验了不同分子筛用量、废水浓度等因素对除铜效果的影响。
结果表明：Cu2+的浓度在30~600mg/范围内,铜去除率大于99%,分子筛有较高吸附容量;同时进行了分子筛再生试验,铜的洗脱率大于95%,分子筛可多次使用。
实验方法如下
沸石分子筛:5A型,60~80目,真密度1.41g/cm3,堆积密度0.72g/m3
含铜试验水:用CuSO4配制成Cu2+的质量浓度约2000mg/L的水溶液,测定准确含量,再准确稀释到30mg/L,100mg/,200mg几,300mg/,400mg/,600mg/L等浓度。
除铜试验每次取200mL含铜试验水,加入确定量的分子筛,搅拌20min,过滤,取适量溶液测定铜含量,计算去除率。
再生试验按接近饱和吸附容量的值,将100g分子筛放于1000mL含Cu2+的试验液中,搅拌20min,测定出水的铜含量。将分子筛沥干,装于50mL的滴定管中,底部及顶部各放少量玻璃纤维,将再生液以1mL/min的速度滴加到分子筛中,将流出液每300mL为一段收集,测定铜浓度。铜的去除及其影响因素如下。
分子筛用量及饱和吸附容量各取质量浓度为400mg/L的Cu2+溶液200mL,分别与不同量的分子筛反应,结果可见,分子筛用量越大,铜去除率越高,当进水含铜量与分子筛用量之比为320mg/g时,铜去除率达99.4%。
铜浓度的影响固定进水含铜量与分子筛用量之比为320mg/g,以各种含铜浓度的溶液各200mL进行试验。结果可见,在实验浓度范围内,铜去除率稳定,均比较高。当进水浓度较低时,出水残留浓度也较低,去除率却相对较低;当进水浓度较高时,出水残留浓度也较高,去除率却较高。为了使出水残留浓度低同时有高的去除率,可用多段或逆流吸附的方法处理。
温度及接触时间的影响以水浴控制不同温度,在15~40℃范围内及控制搅拌时间在10~30min范围内,对结果无大的影响,去除率均在99.8%以上,因此在试验其他影响因素时,选择室温(约25℃)及搅拌20min的条件进行回收率及回收液浓度以10g分子筛对1000mLCu2+质量浓度为400mg/L的溶液吸附后,出水质量浓度为30.8mg/L,吸附Cu2+量应为400mg/L×1L-30.8mg几L×1L=369.2mg甩干后,分子筛中残留溶液小于3mL,残留液中所含Cu2+小于0.1mg,相对于所吸附的Cu2+的量可以忽略。
洗出液Cu2+质量浓度逐段下降,1、2段质量浓度高达9790mg/L和1660mgL,可以回收利用。3段以后浓度较低,应循环用作再生液,待浓度提高后再回收。
再生分子筛的吸附容量分子筛经多次吸附-再生的过程。再生后的分子筛因吸附的铜有少部分未能洗脱等原因,使吸附容量有所下降,但二次再生以后下降较小,趋于稳定,经四次再生后吸附容量仍可达初次使用的90%以上,说明分子筛是可以再生循环使用的。
沸石用量在4.0g时,去除率达到最高(98.8%),此时吸附量为11.1mg/g;粉煤灰用量在16.0g时,去除率达到最高(93.4%),此时吸附量为2.6mg/g接触时间对Cu2+去除率的影响各吸附剂按最高去除率用量称取,沸石40g、粉煤灰16.0g,分别加入质量浓度为300mg/L的含Cu2+废水150mL,在13℃、pH=5的条件下振荡(150r/min)接触不同时间,测其Cu2+,重复3次计算去除率。
利用粉煤灰与沸石对含铜废水进行了吸附实验研究。研究方法如下。沸石,20~40目。粉煤灰取自太原某电厂。含铜废水用CuSO4·5H2O和去离子水配制而成。实验方法将不同用量的沸石和粉煤灰分别加入Cu2+质量浓度为300mg/L的含Cu2+废水150mL,在13C、pH=5的条件下,振荡(150r/min)接触20min,测其Cu2+,重复3次,计算去除率。
沸石在20min时,去除率最高(98.4%),超过20min,随着接触时间的延长,去除率有降低的趋势,吸附的Cu2+开始释放;粉煤灰在60min时,去除率最高(99.4%),但在30min以后,去除率增幅变小。Cu2质量浓度对去除率的影响将沸石4.0g,粉煤灰16.0g分别加入含Cu2+质量浓度不同的150mL废水中,在13C、pH=5的条件下,振荡(150r/min)接触沸石20min,粉煤灰60min,测其Cu2+,重复3次,计算去除率。
Cu2+质量浓度超过300mgL时,粉煤灰的去除率开始急剧下降;而沸石的去除率在Cu2+质量浓度为300mgL时最高;但它们的吸附量却随着浓度的增大而增加通过上述试验表明,沸石与粉煤灰都有较高的吸附活性,可作为吸附废水中Cu2+的吸附剂,但其对Cu2+的吸附受吸附剂用量、接触时间、Cu2+质量浓度的影响。在13℃C、pH=5、Cu2+质量浓度为300mg/L的条件下,沸石的最高去除率用量为4.0g/150mL,最佳接触时间为20min,去除率为98%;粉煤灰的最高去除率用量为16.0g/150mL,最佳接触时间为60min,去除率为99%。
将天然沸石粉与易燃微粉按一定比例混合,挤压造粒,灼烧成多孔质高强度沸石颗粒吸附剂,然后将其用于对铜离子的吸附,获得较好的效果。实验方法如下。
多孔质天然沸石颗粒吸附剂制备取国投盛世非金属矿的优质Clinoptilolite,粉碎至150目,在100质量单位的沸石粉中添加6质量单位200目的优质煤粉,再加入适量水搅匀,挤压成粒径3mm颗粒状,先将其低温烘干,再慢慢将温度升至550~600℃,经60min灼烧,由于失去结晶水和煤粉烧蚀成CO2逸出,所遗空间成为微孔,形成表面半陶瓷化的多孔质沸石颗粒。该颗粒比表面积为106.2m2/g,抗压强度为8.93MPa。
实验方法多孔质天然沸石颗粒吸附剂的转型处理:称取100g多孔质沸石颗粒于500mL具塞锥形瓶中,加1 mol /L NaCl溶液300mL,搅拌后放置18h,每隔2h在康式电动振荡器上振荡1min,然后捞出,水洗至洗液无Cl-(用AgNO3溶液检验),于110℃下烘干(或自然晒干),用塑料袋密封保存备用。对铜离子的吸附试验称取处理过的干燥多孔质沸石颗粒1.0g于250mL具塞锥形瓶内,加入一定浓度的10)0mLCu2+离子标准溶液,在一定温度下进行吸附试验,每隔10min在康式电动振荡器上振荡1min,达平衡后,取出过滤,用双硫腙分光光度法测定溶液中残余的Cu2+浓度。
多孔质沸石颗粒吸附剂与其他吸附剂的比较，多孔质天然沸石颗粒吸附剂的吸附效果最好。
与普通天然沸石粉对Cu2+吸附能力的比较分别称取相同质量的多孔质沸石颗粒和普通天然沸石粉(100目)各5份。在相同条件下,分别对Cu2+作吸附试验,将平均吸附量进行比较,多孔质沸石颗粒吸附剂是普通天然沸石粉的3.2倍，多孔质天然沸石颗粒吸附剂的再生利用将吸附过铜离子的该吸附剂用自来水洗涤3次,用不同浓度的NaCl溶液浸泡18h,每隔1h搅拌1次,每次搅拌2min,捞出用清水洗至无氯离子,烘干(或自然晒干),称取1.0g,再通过对铜离子的吸附试验,结果可看出,吸附过铜离子的该吸附剂经再生处理后,可重复使用,但同新制备的吸附剂相比,吸附量有所下降(10%~20%)。
