两种碳酸系Fe-LDHs负载改性沸石对Cd(Ⅱ)吸附特性对比研究
2021-11-25胡美艳张翔凌姬筠森窦琰开夏世斌
胡美艳, 张翔凌*, 姬筠森, 薛 钰, 窦琰开, 金 溪, 夏世斌
1.武汉理工大学土木工程与建筑学院, 湖北 武汉 430070
2.武汉理工大学资源与环境工程学院, 湖北 武汉 430070
重金属镉(Cd)严重危害生态环境和人类健康[1]，有资料[2]显示，我国土壤环境中Cd的点位超标率高达7.0%，在8种无机污染物中最高. 重金属Cd排入水体难以收集、回收和去除，并易通过食物链富集[3]，破坏人体造血系统、生殖系统和免疫系统[4-5]. 目前，去除水中重金属Cd的常用方法包括生物处理、电化学处理、混凝及膜分离等[6]，但均存在成本高、效率低等问题[7]；吸附法被认为是处理含Cd(Ⅱ) 废水最佳的方法之一，可使用廉价合成或天然材料作为吸附剂[8]. 其中，天然沸石具有良好的离子交换性能，但吸附容量偏小、易饱和等缺点[9]限制了其应用范围.
新型功能材料层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides, LDHs)也被称为水滑石或类水滑石，兼具比表面积大、离子交换能力强等特点，可用作电极表面改性剂、保护涂层、催化剂和吸附剂[10]. 已有研究表明LDHs的Cd(Ⅱ)吸附性能优良，如黄祺祺[11]分别合成了磁性氧化石墨烯/水滑石(MGL)和四氧化三铁@氧化石墨烯/水滑石用于吸附重金属离子，发现用量0.07 g、振荡时间240 min、pH为5.85时MGL对Cd(Ⅱ)最大吸附量为45.05 mg/g；Mallakpour等[12]使用超声波辅助共沉淀技术制备MgAl-LDHs原位生长于多壁碳纳米管表面，并添加表面活性剂R-PET形成新的复合材料，对Cd(Ⅱ)最大吸附容量为38.91 mg/g. 但LDHs多以纳米晶体形态存在，运用于实际工程存在难以固液分离和回收等问题.
笔者所在课题组前期曾尝试将LDHs负载于沸石表面，以解决天然沸石易吸附饱和的问题，发现氯系LDHs改性沸石对Cd(Ⅱ)的去除效果良好[13-15]. 由于碳酸根是自然界中LDHs最常见的层间阴离子，LDHs的双金属层板对其亲和力较氯离子更强，因此理论上碳酸系LDHs改性沸石对Cd(Ⅱ)的吸附应更具优势，且在制备及应用时不受环境中CO2的影响. 虽已有学者对纯CO3-LDHs的Cd(Ⅱ)吸附性能开展研究[16]，但将其负载于沸石以提升Cd(Ⅱ)的吸附容量，及其结构中不同二价金属离子对改性沸石吸附Cd(Ⅱ)的影响研究尚鲜见报道；另外，三价铁化合物廉价易得，且与所选两种二价金属离子半径相近，所制备LDHs的结构应更为稳固，因此该研究拟采用碳酸系Fe-LDHs负载于原始沸石表面，对比ZnFe-LDHs负载改性沸石(ZFLZ)、MgFe-LDHs负载改性沸石(MFLZ)和原始沸石(OZ)对Cd(Ⅱ)的吸附效果，研究不同温度和吸附时间对改性沸石吸附Cd(Ⅱ)的影响，揭示两种改性沸石对Cd(Ⅱ)吸附机理的差异，以期为筛选适合的LDHs负载方式用于改性填料的高效除Cd提供理论依据.
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验所用天然沸石：粒径2～4 mm，表观密度2.089 g/cm3，空隙率50.5%. 改性所用试剂为硝酸锌、硝酸铁、硝酸镁、氢氧化钠和碳酸钠；检测所用试剂为浓硫酸、碘化钾、抗坏血酸、聚乙烯醇-1750、罗丹明B、硫酸镉；上述试剂均购自国药集团化学试剂有限公司. Cd(Ⅱ)标准溶液和检测试剂采用超纯水配制.
1.2 Fe-LDHs负载改性沸石的制备
采用水浴-共沉淀法制备两种碳酸型Fe-LDHs负载改性沸石. 以MFLZ为例：称取800 g OZ于1 L烧杯并放入80 ℃恒温水浴锅；将2 mol/L硝酸镁溶液和1 mol/L硝酸铁溶液各200 mL加入烧杯搅拌均匀；投加25% NaOH和0.5 mol/L Na2CO3混合溶液，调节pH稳定在11.0±0.5左右，持续搅拌2 h后置于干燥箱陈化24 h；去离子水多次洗涤后干燥即得到MFLZ. ZFLZ制备过程同上.
1.3 原始及改性沸石的表征
采用场发射扫描电子显微镜(Zeiss Ultra Plus, 德国卡尔蔡司股份公司)对改性前后沸石表面形貌进行表征；采用能谱分析仪(JEM-2100F, 日本电子株式会社)对元素组成进行定量分析；采用X射线衍射仪(D8 Advance, 德国布鲁克公司)分析纯MgFe-LDHs、吸附Cd(Ⅱ)前后MFLZ和OZ的晶体类型及其结构特征；采用傅里叶红外光谱仪(Nicolet6700, 美国赛默飞世尔科技公司)检测吸附Cd(Ⅱ)前后MFLZ和OZ的官能团种类变化.
1.4 等温吸附试验
分别称取1 g某种沸石于不同具塞锥形瓶，配制浓度梯度为0、0.1、1.0、4.0、8.0、16.0、32.0 mg/L的Cd(Ⅱ)溶液各100 mL加入上述锥形瓶，置于温度288 K、转速160 r/min恒温水浴振荡器振荡24 h后测定Cd(Ⅱ)浓度. 另外，同步检测吸附试验前后溶液的pH.
Cd(Ⅱ)浓度的检测方法：采用分光光度法[17]在最大吸收波长600 nm时进行测定.
1.5 解吸附试验
初始Cd(Ⅱ)浓度为8 mg/L的等温吸附试验结束后，用去离子水洗涤沸石表面附着Cd(Ⅱ)，重新加入0.5 mol/L的NaCl解吸液100 mL，置于温度288 K、转速160 r/min恒温水浴振荡器振荡6 h后测定Cd(Ⅱ) 浓度.
1.6 吸附动力学与吸附热力学试验
吸附动力学试验：分别称取1 g某种沸石于不同具塞锥形瓶；各加入8 mg/L的Cd(Ⅱ)溶液100 mL，置于温度288 K、转速160 r/min恒温水浴振荡器振荡；设定5、10、15、30、45、60、120、240、360、480、720、960、1 200、1 440 min等不同时间点取出测定 Cd(Ⅱ)浓度.
吸附热力学试验；除将恒温水浴振荡器温度分别设定为288、298、308、318 K外，其他步骤同1.4节等温吸附试验.
1.7 竞争离子吸附影响试验
称取MFLZ各1 g于不同具塞锥形瓶，分别加入16 mg/L的Cd(Ⅱ)溶液和某种竞争离子(Mg2+、K+、NH4+、NO3-、HPO42-)溶液各50 mL，置于温度288 K、转速160 r/min恒温水浴振荡器振荡24 h后测定Cd(Ⅱ) 浓度.
1.8 pH吸附影响试验
称取MFLZ和OZ各1 g于不同具塞锥形瓶，分别加入8 mg/L的Cd(Ⅱ)溶液(pH为3、4、5、6、7、8、9、10)100 mL，置于温度288 K、转速160 r/min恒温水浴振荡器振荡24 h后测定Cd(Ⅱ)浓度.
2 结果与讨论
2.1 不同沸石的表观特征及化学成分变化
由图1可见，改性前后沸石表面存在较为明显的差异. OZ表面附着凹凸不平的颗粒，存在大量孔隙；ZFLZ表面更为平整；MFLZ相较OZ有较为明显的结晶体附着，出现排列规律的层状物，这与郭效军等[18]制备的MgFe-LDHs粉末表观特征相似. 这说明经Fe-LDHs 负载改性，沸石表面发生变化，且不同金属合成的LDHs对改性沸石形貌特征产生了不同影响.
图1 ZFLZ、MFLZ和OZ的SEM图
由图2可知，相较于OZ，ZFLZ和MFLZ中的Zn和Mg元素均分别从无到有. 这说明将Fe-LDHs负载于沸石表面，不仅使沸石的化学成分新增了对应特定元素，而且不同改性方式也使沸石的元素含量有所不同.
图2 ZFLZ、MFLZ与OZ的EDS图谱
分别对纯MgFe-LDHs、MFLZ和OZ进行XRD分析，结果如图3所示. 由图3可见，纯MgFe-LDHs的图谱在11°、23°、35°、39°、47°、60°和62°处有7个衍射峰，分别对应LDHs的典型特征衍射峰(003)(006)(012)(015)(018)(110)和(113)[19]. 而MFLZ图谱中，除具有OZ图谱的特征峰外，对应新增了上述7个减弱的纯MgFe-LDHs特征峰，证明该试验的改性方式成功合成了LDHs并有效负载于沸石表面.
图3 纯MgFe-LDHs、MFLZ和OZ的XRD图谱
2.2 等温吸附试验
分别采用Langmuir、Freundlich和Temkin等温吸附模型〔见式(2)～(4)〕对试验结果进行拟合.
qe=(C0-Ce)V/m
(1)
(2)
(3)
qe=BlnCe+BlnA
(4)
式中：Ce为吸附平衡时Cd(Ⅱ)浓度，mg/L；C0为初始Cd(Ⅱ)浓度，mg/L；qe为平衡吸附量，mg/kg；V为溶液体积，L；m为填料质量，g；qm为理论最大饱和吸附容量，mg/kg；KL为Langmuir等温吸附模型平衡常数；1/n为非线性系数；KF为Freundlich等温吸附模型常数，L/kg；B=R′T/b，其中b为Temkin等温吸附模型常数(kJ/mol)，R′为通用气体常数，取值为 8.314 J/(mol·K)，T为热力学温度(K)；A为平衡结合常数.
不同初始Cd(Ⅱ)浓度下ZFLZ、MFLZ和OZ对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量如图4所示，ZFLZ、MFLZ和OZ的等温吸附模型拟合结果如表1所示. 由图4和表1可见：不同初始Cd(Ⅱ)浓度下MFLZ对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量均大于ZFLZ和OZ，其吸附效果更优；MFLZ和ZFLZ的Langmuir等温吸附模型拟合参数R2更高，均在0.980 0以上，OZ的Freundlich等温吸附模型拟合参数R2更高，说明改性沸石对Cd(Ⅱ)的吸附符合具有表面吸附位点均匀的单分子层吸附，而原始沸石趋于吸附力由内向外逐步降低的多分子层吸附，因而其对表层Cd(Ⅱ)的吸附力较低.
图4 不同初始Cd(Ⅱ)浓度下ZFLZ、MFLZ和OZ对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量
表1 ZFLZ、MFLZ和OZ的等温吸附模型拟合参数
两种改性沸石对Cd(Ⅱ)的理论最大饱和吸附容量较原始沸石均有一定幅度提升，尤其是MFLZ，其值为OZ的1.5倍以上，而ZFLZ提升效果不明显. 究其原因可能是： ① Mg2+的离子半径小于Zn2+，因而MgFe-LDHs层板上金属离子电荷密度更大，与层间CO32-、水分子、—OH的作用力更强[20]，导致层板上Mg2+具有较高极化能，对层间吸引力更大而不易移位；②由于MgFe-LDHs结晶度高于ZnFe-LDHs[21]，层板金属离子排列更有序，Cd(Ⅱ)进入层间阻力减小[22]，同晶替代等层间反应易于进行，因此MFLZ表现出更好的Cd(Ⅱ)吸附效果. 另外，从KF值的大小对比也可发现，MFLZ的Cd(Ⅱ)吸附性能更优.
OZ、MFLZ和ZFLZ在初始Cd(Ⅱ)浓度为0 mg/L的等温吸附试验结束后，溶液中pH分别为7.80、9.71、9.44，而初始Cd(Ⅱ)浓度为8 mg/L等温吸附试验结束后，溶液中pH分别为7.48、8.11、8.03，说明Cd(Ⅱ)的加入使溶液pH下降. 这是由于表面带负电的沸石会吸引并结合水中H+至表面而排斥OH-，Cd(Ⅱ)与OH-结合生成Cd(OH)3-、Cd(OH)+等配合体，以及Cd(OH)2表面沉淀. 另外，OZ的pH变化不大，且pH<8时Cd(Ⅱ)在水中以二价离子形式存在，不参与上述化学反应. 这也进一步证实，FLZ对Cd(Ⅱ)以化学吸附为主，而OZ以物理吸附为主.
Temkin等温吸附模型描述的能量关系为吸附热随吸附量呈对数降低，仅适用于化学吸附. 如表1所示，MFLZ和ZFLZ的拟合度均高于OZ，间接说明MFLZ和ZFLZ对Cd(Ⅱ)的吸附更符合化学吸附特性. 有研究[23]表明，氢键在能量上的变化分为3个区间，即4.81～16.74 kJ/mol属于弱氢键、16.74～62.75 kJ/mol属于中等强度氢键、62.75～167.36 kJ/mol属于强氢键，而离子交换机制的典型键能范围为8～16 kJ/mol. 基于Temkin等温吸附模型所得吸附热值(见表1)可知，MFLZ和ZFLZ与Cd(Ⅱ)的作用力属于弱氢键和离子交换，OZ属于中等强度的氢键，即MFLZ和ZFLZ对Cd(Ⅱ)的吸附过程以离子交换和化学吸附为主.B与吸附潜能有关，其值越大吸附潜能越高；3种沸石B值大小表现为MFLZ(0.23)>ZFLZ(0.20)>OZ(0.11)，表明MFLZ具有更高的吸附潜能.
2.3 吸附-再生试验
初始Cd(Ⅱ)浓度为8 mg/L的等温吸附试验结束后，对OZ、MFLZ和ZFLZ进行解吸附试验，计算其解吸率〔见式(5)〕.
(5)
式中：E为解吸率，%；Ce为吸附平衡时溶液Cd(Ⅱ)的浓度，mg/L;C1为解吸附试验后溶液中Cd(Ⅱ)的浓度，mg/L;Ve、V1分别为吸附液和解吸液的体积，L.
由图5可见，3次吸附-解吸附后，MFLZ、ZFLZ和OZ对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量分别为644.01、507.50、455.45 mg/kg，其解吸率大小表现为OZ>MFLZ>ZFLZ，即OZ的解吸附能力高于MFLZ和ZFLZ. OZ对Cd(Ⅱ)主要通过物理吸附，活性点位被占据后则依靠静电吸附，因而更易被解吸附；MFLZ和ZFLZ对Cd(Ⅱ)以化学吸附为主，所吸附Cd(Ⅱ)更为稳固，难以被解吸附. MFLZ和ZFLZ解吸率存在差异的原因是，Zn2+离子半径大于Mg2+，Zn—OH键能较Mg—OH更高，结构单元也更牢固，因此所吸附Cd(Ⅱ)不易被解吸附[24].
图5 吸附-解吸附循环时ZFLZ、MFLZ和OZ对Cd(Ⅱ)的解吸率
2.4 吸附热力学试验
分别在288、298、308和318 K下进行等温吸附试验，对试验结果采用Langmuir等温吸附模型拟合并计算理论最大饱和吸附容量，结果如图6所示. 由图6 可见：不同反应温度下MFLZ对Cd(Ⅱ)的理论最大饱和吸附容量均高于ZFLZ和OZ；随反应温度的升高，MFLZ和ZFLZ对Cd(Ⅱ)的理论最大饱和吸附容量均增加，OZ则减小，说明反应温度升高对改性沸石吸附Cd(Ⅱ)起到促进作用，对OZ则是抑制作用. Cd(Ⅱ)与水发生的水合反应会使Cd(Ⅱ)钝化，使其接受电子的倾向减小[25]，从而抑制改性沸石吸附Cd(Ⅱ)过程中的络合反应、螯合反应、同晶替代等；同时，水合离子在被吸附前会发生脱水[26]，脱水反应为吸热反应，因而温度升高可促进Cd(Ⅱ)水合离子的脱水反应，从而提升对Cd(Ⅱ)的吸附效果.
图6 不同反应温度下ZFLZ、MFLZ和OZ对Cd(Ⅱ)的理论最大饱和吸附容量
采用热力学参数吉布斯自由能(ΔG，kJ/mol)、焓变(ΔH，kJ/mol)和熵变〔ΔS，J/(mol·K)〕反映热力学效应，各参数计算公式如下：
(6)
ΔG=-RTlnK
(7)
(8)
ΔG=ΔH-TΔS
(9)
式中，K为热力学平衡常数，α为斜率.
ZFLZ、MFLZ和OZ吸附Cd(Ⅱ)的热力学方程拟合结果如表2所示. 由表2可见，不同反应温度下ZFLZ、MFLZ的ΔH均为正值，吸附过程为吸热反应，而OZ为放热反应，这说明ZFLZ、MFLZ对Cd(Ⅱ)的吸附具有化学吸附特征[27]，且提供能量将促进吸附反应的进行. 另外，OZ的ΔS小于0，而ZFLZ、MFLZ的ΔS均大于0，说明ZFLZ、MFLZ与溶液的固液面混乱度和随机度较OZ有所增加. ZFLZ、MFLZ和OZ的ΔG均为负值，表明在选定范围内 Cd(Ⅱ) 吸附过程是自发的；与OZ不同，ZFLZ、MFLZ的ΔG均随反应温度升高而降低，说明吸附过程涉及化学反应和温度键合反应[28]；同时，不同反应温度下MFLZ的ΔG均小于ZFLZ，说明其吸附过程中所需能量较ZFLZ更少.
表2 ZFLZ、MFLZ和OZ吸附Cd(Ⅱ)的热力学拟合参数
2.5 吸附动力学试验
进行吸附动力学试验，将所得数据采用准一级动力学模型〔见式(10)〕、准二级动力学模型〔见式(11)〕、Elovich动力学模型〔见式(12)〕和颗粒内扩散模型〔见式(13)〕进行拟合.
ln(qe1-qt)=lnqe1-k1t
(10)
(11)
qt=A+Blnt
(12)
qt=Ks×t1/2+c
(13)
式中：qe1为准一级动力学模型的平衡吸附量，mg/kg；qe2为准二级动力学模型的平衡吸附量，mg/kg；t为吸附时间，min；qt为t时刻的吸附量，mg/kg；k1为准一级动力学模型的吸附速率常数，min-1；k2为准二级动力学模型的吸附速率常数，g/(mg·min)；A、B均为Elovich方程吸附速率常数，单位分别为mg/kg、mg/(kg·min)；Ks为颗粒内扩散模型的速率常数，mg/(kg·min0.5).
图7为ZFLZ、MFLZ和OZ的吸附动力学试验结果. 由图7可见，ZFLZ、MFLZ在前200 min的吸附速率均高于OZ，其后相继达到饱和，且平衡吸附量均大于OZ. 通过对初始Cd(Ⅱ)浓度为8 mg/L的动力学吸附试验拟合模型相关系数(R2)的对比发现：ZFLZ、MFLZ的准二级动力学模型相关系数(R2)均大于 0.990 0，而OZ更符合准一级动力学模型，进一步说明Fe-LDHs负载改性沸石吸附过程以化学吸附为主. 在Elovich动力学模型中，ZFLZ、MFLZ的相关系数(R2)均在 0.960 0 以上，表明其为多种吸附类型相结合的非匀质扩散过程[29]；OZ的相关系数(R2)为 0.902 8，其值较小，说明吸附类型相对单一.
图7 ZFLZ、MFLZ和OZ的吸附动力学曲线随吸附时间的变化
分别对ZFLZ、MFLZ和OZ的吸附动力学试验数据在0～360和360～1 440 min进行两段拟合，发现各拟合线均未过原点，说明颗粒内扩散不是唯一限速步骤[30]. 由拟合结果(见表3)可知，ZFLZ、MFLZ和OZ的Ks2较Ks1均有所降低，可能是由于溶液中Cd(Ⅱ)浓度降低，导致颗粒扩散速率及孔道扩散速率均降低. MFLZ具有更低的C值及更高的Ks值，在第1和第2阶段C大小均表现为MFLZ
表3 ZFLZ、MFLZ和OZ的颗粒内扩散模型拟合参数
2.6 竞争离子对吸附的影响
选用Cd(Ⅱ)吸附性能更佳的MFLZ开展竞争离子吸附影响试验，结果如图8所示. 有研究[33]表明，LDHs层间阴离子交换能力表现为CO32->OH->SO42->HPO42->F->Cl->NO3-，由图8可见，NO3-对吸附Cd(Ⅱ) 无明显影响，金属层对CO32-亲和度更高，NO3-难以将其交换出来；HPO42-的交换能力虽低于CO32-，但会与Cd(Ⅱ)结合生成Cd(H2PO4)2，影响Cd(Ⅱ)的迁移能力，从而增大MFLZ对Cd(Ⅱ)的吸附难度. 而阳离子(Mg2+、K+、NH4+)对Cd(Ⅱ)吸附效果均有一定程度的抑制作用，这主要源于阳离子会与Cd(Ⅱ)竞争表面吸附位点.
图8 不同竞争离子存在时MFLZ对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量
2.7 pH对吸附的影响
选用MFLZ和OZ进行不同pH的等温吸附试验，不同pH下MFLZ和OZ对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量如图9所示. 由图9可见：当pH为3～6时，OZ对Cd(Ⅱ) 的平衡吸附量随pH升高而增加；当pH≥7时，OZ对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量维持在较高值且不随pH发生明显变化. 一方面是由于OZ表面Zeta电位随pH增大而降低，低Zeta电位对带正电荷的水合重金属离子在OZ上的吸附具有促进作用[34]；另一方面，高pH促进了Cd(Ⅱ)生成氢氧化物沉淀.
图9 不同pH下MFLZ和OZ对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量
2.8 机理分析
对吸附试验前后的OZ和MFLZ进行XRD分析，结果如图10所示. 由图10可见，OZ吸附Cd(Ⅱ)前后的XRD图谱变化不大，仅在2θ为27.46°和34.96°处增加了两个Cd(OH)2特征峰，说明OZ吸附Cd(Ⅱ)的过程对其结构无明显影响，新增特征峰则表明有部分化学反应参与其中. 而MFLZ吸附Cd(Ⅱ)后，LDHs典型晶面(006)和(012)发生了偏移，其层间距发生了变化，层间重构. 这主要是由于在LDHs层间生成CdCO3沉淀，且Cd(Ⅱ)与层板中Mg2+发生同构取代. 另外，在2θ为30.25°和32°处新增2个明显的Cd(OH)2和CdCO3特征峰，CdCO3对应2θ=49.67°处峰值也明显增强，表明吸附过程发生了表面络合及层间沉淀反应.
图10 OZ和MFLZ吸附Cd(Ⅱ)前后的XRD图谱
图11为MFLZ吸附试验前后及OZ吸附试验后的FT-IR图谱. 由图11可见，相较于OZ吸附 Cd(Ⅱ)前[36]，吸附后的FT-IR图谱在534 cm-1处吸收峰出现较明显增强，571 cm-1处新增一个吸收峰，这是O—M、O—M—O (M为Cd)弯曲振动所致[37]. MFLZ吸附Cd(Ⅱ)前，1 300 cm-1附近处出现明显吸收峰，表明改性过程中成功插层CO32-；1 640 cm-1处出现强吸收峰，为H2O变角振动所致；3 600 cm-1处出现—OH伸缩振动对应的吸收峰，表明改性后新增大量氢键；912和 1 000 cm-1处新增2个吸收峰，且在800、688和534 cm-1处吸收峰出现明显偏移和增强，是O—M或O—M—O (M为Mg、Fe)弯曲振动所致. MFLZ吸附Cd(Ⅱ)后，1 300 cm-1处的CO32-反对称伸缩峰对有所偏移，3 600 cm-1处峰值显著降低，表明—OH、CO32-参与了Cd(Ⅱ)的吸附；648、534和430 cm-1附近处的吸收峰为O—M或O—M—O (M为Mg、Fe)弯曲振动，在吸附前后发生较为明显偏移和减弱，可认为是Cd(Ⅱ)通过同构取代层板上的Mg2+所致.
图11 MFLZ吸附Cd(Ⅱ)前后及OZ吸附Cd(Ⅱ)后的FT-IR图谱
3 结论
a) 碳酸系Fe-LDHs的负载改性增强了OZ对Cd(Ⅱ) 的吸附性能，尤其是MFLZ，理论最大饱和吸附容量较OZ提高了1.5倍以上；两种Fe-LDHs负载改性沸石的Cd(Ⅱ)吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型，属于单分子层的化学吸附；OZ为多分子层的物理吸附. 3种沸石的Cd(Ⅱ) 吸附过程均受膜扩散和颗粒内扩散共同控制，其中MFLZ扩散速率更高.
b) 碳酸系Fe-LDHs负载改性沸石对Cd(Ⅱ)的吸附为自发吸热过程，温度升高对吸附效果有促进作用，不同温度下MFLZ吸附容量均大于其他两种沸石.
c) MFLZ主要通过化学吸附、表面络合、离子交换及同晶替代等作用去除Cd(Ⅱ)，其在常规水体pH范围及常见阴阳离子共存的情况下，能保持良好的吸附除镉能力，具有作为有效吸附材料应用于实际水处理工程的潜力.
