去除废水中铅离子工艺

广东化工2011年第4期·164·www.gdchem.com第38卷总第216期沸石去除废水中铅离子的研究郭小锋，王三反(兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州730070)[摘要]沸石是一种天然、有效、廉价的吸附材料，对铅离子有很强的选择吸附性，在废水处理中具有很好的应用前景。文章主要探讨沸石去除废水中铅离子的机理、影响因素及沸石的改性。[关键词]沸石；吸附；铅离子；改性；废水[中图分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2011)04-0164-02StudyonRemovingLeadIon(Ⅱ)fromWastewaterbyZeoliteGuoXiaofeng,WangSanfan(SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070,China)Abstract:Zeoliteisanatural,effectiveandcheapadsorptionmaterial.Duingtoitsgoodpropertyofselectiveadsorptiontoleadion,ithadawideapplicationprospectinwastewatertreatment.Inthepaper,itwidelydiscussedthemechanismofremovingleadionfromwastewaterbyzeolite,influencingfactorsandthemodificationofzeolite.Keywords:zeolite；adsorption；leadion(Ⅱ)；modification；wastewater随着社会的发展，大量未经处理的重金属废水直接排入天然水体，造成了巨大的危害。其中重金属铅的污染事故更为突出，仅2010年中国就发生了9起血铅事件。铅离子和可溶性铅盐都是有毒的，能对人体健康和植物生长造成危害。它可毒害人的神经和造血系统，引起痉挛、神经迟钝及贫血等，尤其是影响儿童的发育。所以，中国生活饮用水水质国家标准(GB5749-2006)将铅离子含量调整为0.01mg/L；对植物的危害主要是通过植物根部吸收进入植物体内，过量则直接影响植物的生长发育，严重时导致植物的枯萎及死亡。同时未经处理的工业废水进入自然水体会污染饮用水源，因此工业污染物排放标准(GB25466-2010)将我国工业废水铅离子最高容许排放质量浓度为0.5mg/L。针对含铅废水多采用离子交换、化学沉淀、液膜法和生物吸附法等方法处理，但由于其处理费用高、技术难度大及吸附时间长而受到限制。由于沸石独特的结构，它对重金属有很好的去除作用，成为当前环境研究的热点[1-3]。国外对沸石研究开始涉及到产业化及规模化应用上，国内作了大量关于沸石处理重金属铅离子的实验室研究，但因为沸石产地、材质、试验水质及干扰条件等诸多因素的影响还不够深入。所以，文章主要对沸石去除废水中铅离子的机理、影响因素、沸石的改性以及沸石研究的发展等方面进行探讨，以期对以后的研究及应用提供理论指导和支撑。1沸石去除铅离子的机理1.1沸石的组成和结构特性天然沸石是一族含水铝硅酸盐矿物，其主要化学成分是SiO2，其次是Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO和Na2O等。天然沸石晶体具有四面体骨架，其中构成沸石晶体的基本结构单元是硅氧(SiO2)和铝氧(Al2O3)四面体。这些硅、铝氧四面体通过处于顶点的氧互相连接起来，由于铝原子是三价，使铝氧四面体带有一个负电荷。为保持电中性，在铝(硅)氧四面体附近必须有一个带正电荷的金属阳离子[4]。由于沸石的独特的结构特点，使其适合吸附金属阳离子。1.2沸石的性能1.2.1沸石的吸附性能在沸石构架中，阴离子晶格上的负电荷与平衡阳离子的正电荷中心在空间上是不重叠的。因此，沸石有较大的静电吸引力，可以通过静电诱导使被吸附的分子极化，而且极性越强的分子越容易被吸附。沸石晶格内有很多大小均一的孔穴和通道，孔穴之间彼此相连，并与外界连通，这决定了沸石具有很好的吸附能力。沸石具有很大的比表面积(400~800m2/g)[5]，仅次于活性炭(800~1050m2/g)，所以色散力也很强。在色散力与静电力的共同作用下，沸石可用来吸附废水中金属离子。1.2.2沸石的离子交换性能沸石的离子交换性能一般是在水溶液中进行的，反应如下：2Na+(Z)+M2+(S)⇔M2+(Z)+2Na+(S)式中，Z表示沸石相，S表示溶液相，M2+(S)是溶液中取代沸石钠离子Na+(Z)的交换离子。沸石的离子交换性能，主要与沸石结构中的硅铝比的高低、沸石孔穴的大小及阳离子性质有关。沸石对水中常见的金属阳离子交换顺序一