天然沸石除工业含铅废水应用条件的选择

孙 欣

（青岛啤酒麦芽 山东青岛 266031）

铅是重金属污染中数量最大的一种。沸石分子筛独特的结构使其对阳离子有良好的吸附作用，且价格便宜，最有希望代替价格昂贵的活性炭，在处理含重金属离子废水中效果显著。

沸石吸附Pb2+机理，主要基于其独特的内部结构具有多孔的特点，空隙体积可达50%以上,孔径为0.4 nm,孔径明显大于Pb2+的有效半径或水化半径，所以能够很好的吸附Pb2+。

本文研究在给定的铅离子浓度下，验证静态试验最佳条件，为动态试验提供参考数据。经由滤速试验确定动态最佳过滤速度，做出天然沸石的穿透曲线，模拟实际废水处理过程，考察实际生产实践中沸石利用的可行性。

1 试验方法

1.1 天然沸石的性质

试验用天然沸石是取自潍坊市涌泉庄沸石矿，外观呈绿色、紫色。沸石分析结果：主要矿物为斜发沸石，沸石含量较多，斜发沸石总含量为71.4%左右.伴生矿物主要有长石、石英。所用天然沸石为可以通过2 mm的筛子的颗粒（40-60目）。

1.2 试验所需药剂

铅标准液（1000微克/毫升）；Na Cl（分析纯99.5%）；硝酸铅（分析纯99%）

1.3 试验仪器设备及装置

原子吸收分光光度计；数显调速多用振荡器；万分之一电子天平；恒流泵；低速离心机；250 m L锥形瓶；自制动态试验用玻璃柱或有机玻璃柱等。

动态试验装置由沸石柱，仪器架，水箱，橡胶管等组成。

1.4 绘制重金属离子铅的标准曲线

标准曲线方程式：y=0.0087 x+0.0004

X：废水溶液中重金属铅离子的浓度（mg/L）

Y：废水溶液中重金属铅离子的吸光度

标准曲线的相关系数：R 2=0.999

1.5 铅离子贮备液的制备

使用的模拟铅废水为25.05 mg/L。

1.6 静态吸附最佳条件验证试验

分别称取2份15 g 40-60目的沸石放置于两只相同的250 ml锥型瓶中，另取2份100 ml浓度为25.05 mg/L的模拟重金属离子铅废水溶液分别倒入瓶中，密封，将锥型瓶放于振荡器上，验证资料中记载的静态吸附最佳条件。

1.7 动态试验方法

1.7.1 滤速试验

将天然沸石装柱，试验用柱体的柱径27 mm，高15 mm，准确称取9 g天然沸石装入试验用柱体，使用去离子水冲洗掉沸石表面粘土杂质，使用恒流泵控制模拟铅废水的流速，以沸石穿透点（1 mg/L）为准，计算沸石柱有效运行时间和累积产水量，以确定最佳过滤速度。

1.7.2 天然沸石穿透试验

准确称取9 g天然沸石装入试验用柱体，使用去离子水冲洗掉沸石表面粘土杂质，在最佳滤速下，每隔一定时间对出水取样，测定滤出液的含铅量。根据试验数据，得出沸石固定床穿透时间。

2 结果与讨论

2.1 静态吸附最佳条件验证试验

试验为同时进行两组平行试验，可验证资料上可以查到的静态吸附最佳条件：沸石的颗粒大小40-60目、沸石用量15 g/L、振速200 r/min、吸附振荡时间30 min、离心机转速30×100 r/min、离心时间5分钟。

2.2 动态试验

2.2.1 滤速试验

（1）在滤速为0.35 m/h（3.33 ml/min）时，沸石柱的穿透时间为5.25 h，约315 min，累计产水量为1048.95 ml，穿透时累计除铅量为25.86mg，失效时累计除铅量85.05 mg。

（2）在滤速为0.5 m/h（4.77 ml/min）时，沸石柱的穿透时间为4.0 h，约240 min，累计产水量为1144.8 ml，穿透时累计除铅量为28.08 mg，失效时累计除铅量71.73 mg。

（3）在滤速为 1.0 m/h（9.54 ml/min）时，沸石柱的穿透时间为1.75 h，约105 min，累计产水量为1001.7 ml，穿透时累计除铅量为24.64mg，失效时累计除铅量80.82 mg。

比较以上由三个滤速的穿透曲线计算出的累计产水量和穿透时的累计除铅量，可以确定对铅离子去除最有利的滤速为0.5 m/h。

2.2.2 天然沸石穿透试验

准确称取9 g天然沸石装入试验用柱体，使用去离子水冲洗掉沸石表面粘土杂质，在0.5 m/h的最佳滤速下，每隔一定时间对出水取样，测定滤出液的含铅量。根据试验数据得出，天然沸石对重金属离子铅具有非常好的吸附作用，对铅离子去除最有利的滤速为0.5 m/h,沸石柱的穿透时间为4.0 h。

[1]李虎杰,田煦,易发成.活化沸石对Pb2+的吸附性能研究[J].非金属矿,2001,24(2).

[2]易发成.沸石的活化及其对铅、钴的吸附性研究[J].矿物岩石,2005,25(3).

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