分子筛吸附与微滤耦合工艺去除废水中Cu^2+

上海化工ShanghaiChemicalIndustryVol.44No.12Dec.2019分子筛吸附与微滤耦合工艺去除废水中Cu2+安卫华1余金鹏2夏思奇2朱琳21陕西延长石油榆神能源化工有限责任公司（陕西榆林719302）2上海绿强新材料有限公司（上海201806）摘要以13X分子筛原粉为吸附剂脱除废水中的Cu2+袁并与微滤过程相耦合袁直接从悬浮液中将分子筛原粉与处理后废水相分离遥结果表明袁当废水中Cu2+质量浓度为0.5mg/L尧液固比为1000mL/g时袁废水中Cu2+脱除率在95.8%以上遥将再生处理后的分子筛重复使用袁第5次时废水中Cu2+脱除率仍大于85.9%袁残留Cu2+质量浓度小于0.1mg/L袁达到深度净化标准遥上述结果表明分子筛吸附-微滤耦合工艺能深度脱除废水中的重金属离子袁具有一定的应用前景遥关键词13X分子筛深度净化铜微滤中图分类号X703.1第一作者简介：安卫华男1972年生本科高级工程师从事煤制乙醇技术管理工作科研开发采矿、冶炼、电镀、化工等工业领域会产生大量含铜废水袁这些废水造成土壤尧水源尧生物体内的铜超标袁对人体和环境产生危害[1袁2]遥随着国家对环保的重视袁国家对高密度开发区的废水排放标准不断提高袁其中工业废水中总铜的排放质量浓度由现有的1.0mg/L降低到0.1mg/L[3]遥因此袁开发深度脱除废水中铜的相关技术尤为必要遥目前含铜废水的处理技术主要有絮凝沉淀法尧物理化学法尧电化学法尧生物法尧物理吸附等[4]遥初级含铜工业废水经加酸加碱沉淀之后袁Cu2+可被脱除至1.0~2.0mg/L袁但还需对其进行深度脱除遥吸附法因材料便宜易得尧成本低尧能深度脱除重金属而成为水体重金属污染修复研究的重点遥用于处理含铜废水的吸附材料主要有沸石分子筛[5]尧粉煤灰[6]尧凹凸棒土[7]尧离子交换树脂[8]等袁其中沸石分子筛是一种多孔结构的硅酸盐矿物袁A型[9]尧X型[10]等分子筛被广泛应用于重金属的吸附去除遥工业上使用的分子筛大多是1~3mm的分子筛颗粒袁用作液相环境的吸附材料时袁其颗粒内部传质阻力较大袁影响使用效果[11]遥然而将分子筛原粉直接用于脱除废水中的重金属时袁后续固液分离困难袁易形成新的工业污泥袁这种工业污泥因重金属离子的富集对环境的二次污染危害性更大[12]遥膜过滤技术的发展可有效解决固液分离问题袁研究发现[13]膜分离技术在固液分离方面具有巨大优势渊操作费用低冤袁特别是陶瓷膜[14]袁其理化性能稳定袁在水处理方面具有广泛应用遥针对目前工业中存在的吸附剂使用效率不高尧分子筛原粉使用过程中易产生工业污泥等问题袁本研究旨在将分子筛原粉与膜分离技术相结合深度脱除工业废水中的铜遥选用13X分子筛为吸附剂袁当13X分子筛原粉吸附饱和后袁使用微滤技术回收袁再生后重复使用袁从而实现分子筛的循环使用袁降低使用成本遥1实验与方法1.1实验材料及仪器材料院EDTA-2Na溶液尧Cu标准溶液曰商用13X分子筛原粉尧13X分子筛颗粒尧微孔陶瓷管渊截留孔径为0.8滋m冤遥用X射线衍射仪渊XRD冤对吸附材料进行表征袁结果如图1所示遥由图1可知袁13X分子筛结晶度良好尧无杂峰袁微孔陶瓷管由纯晶相的琢-Al2O3组成遥仪器院UltimaIV组合型多功能水平X射线衍射仪袁日本理学株式会社曰TAS-990型原子吸收分光光6··度计袁北京普析通用仪器有限公司遥1.2静态吸附实验使用静态吸附实验测定不同材料对Cu2+的吸附性能袁选用模拟的低质量浓度渊0.1~5.0mg/L冤Cu2+废水溶液袁将一定体积废水置于锥形瓶中袁加入一定量吸附材料袁置于摇床中袁转速设定为200r/min袁室温遥吸附一段时间后袁测定废水中Cu2+的质量浓度遥1.3耦合工艺装置实验采用的分子筛吸附与微滤分离耦合工艺装置如图2所示遥通过泵袁以10~30mL/min的流速将模拟的低质量浓度渊0.1~0.5mg/L冤Cu2+废水打入反应池中袁反应池在200r/min的转速下连续搅拌袁出口处接一直径为12mm尧长50mm的陶瓷管袁通过泵将净化的液体打出袁流速为10~30mL/min遥为保证处理过程中废液体积与分子筛的用量不变袁将含有13X分子筛原粉的悬浮溶液渊0.001~0.100g/mL冤以0.1~1.0mL/min的流速泵入反应器中袁来模拟工业处理时的连续操作工况遥1.4计算公式分子筛对重金属离子的吸附容量可依据质量平衡来计算袁具体公式见式渊1冤院q=V渊c0-cf冤m渊1冤其中院q为每单位质量沸石吸附重金属离子的量袁mmol/g曰V为液体的体积袁L曰m为干基分子筛的质量袁g曰c0与cf分别为溶液初始和最终金属离子浓度袁mmol/L遥采取Lagergren拟一级动力学模型和拟二级动力学模型描述分子筛的瞬时吸附容量袁公式分别见式渊2冤尧式渊3冤遥dqdt=k1渊qe,