天然沸石除工業含鉛廢水應用條件的選擇

孫 欣

（青島啤酒麥芽 山東青島 266031）

鉛是重金屬污染中數量最大的一種。沸石分子篩獨特的結構使其對陽離子有良好的吸附作用，且價格便宜，最有希望代替價格昂貴的活性炭，在處理含重金屬離子廢水中效果顯著。

沸石吸附Pb2+機理，主要基于其獨特的內部結構具有多孔的特點，空隙體積可達50%以上,孔徑為0.4 nm,孔徑明顯大于Pb2+的有效半徑或水化半徑，所以能夠很好的吸附Pb2+。

本文研究在給定的鉛離子濃度下，驗證靜態試驗最佳條件，為動態試驗提供參考數據。經由濾速試驗確定動態最佳過濾速度，做出天然沸石的穿透曲線，模擬實際廢水處理過程，考察實際生產實踐中沸石利用的可行性。

1 試驗方法

1.1 天然沸石的性質

試驗用天然沸石是取自濰坊市涌泉莊沸石礦，外觀呈綠色、紫色。沸石分析結果：主要礦物為斜發沸石，沸石含量較多，斜發沸石總含量為71.4%左右.伴生礦物主要有長石、石英。所用天然沸石為可以通過2 mm的篩子的顆粒（40-60目）。

1.2 試驗所需藥劑

鉛標準液（1000微克/毫升）；Na Cl（分析純99.5%）；硝酸鉛（分析純99%）

1.3 試驗儀器設備及裝置

原子吸收分光光度計；數顯調速多用振蕩器；萬分之一電子天平；恒流泵；低速離心機；250 m L錐形瓶；自制動態試驗用玻璃柱或有機玻璃柱等。

動態試驗裝置由沸石柱，儀器架，水箱，橡膠管等組成。

1.4 繪制重金屬離子鉛的標準曲線

標準曲線方程式：y=0.0087 x+0.0004

X：廢水溶液中重金屬鉛離子的濃度（mg/L）

Y：廢水溶液中重金屬鉛離子的吸光度

標準曲線的相關系數：R 2=0.999

1.5 鉛離子貯備液的制備

使用的模擬鉛廢水為25.05 mg/L。

1.6 靜態吸附最佳條件驗證試驗

分別稱取2份15 g 40-60目的沸石放置于兩只相同的250 ml錐型瓶中，另取2份100 ml濃度為25.05 mg/L的模擬重金屬離子鉛廢水溶液分別倒入瓶中，密封，將錐型瓶放于振蕩器上，驗證資料中記載的靜態吸附最佳條件。

1.7 動態試驗方法

1.7.1 濾速試驗

將天然沸石裝柱，試驗用柱體的柱徑27 mm，高15 mm，準確稱取9 g天然沸石裝入試驗用柱體，使用去離子水沖洗掉沸石表面粘土雜質，使用恒流泵控制模擬鉛廢水的流速，以沸石穿透點（1 mg/L）為準，計算沸石柱有效運行時間和累積產水量，以確定最佳過濾速度。

1.7.2 天然沸石穿透試驗

準確稱取9 g天然沸石裝入試驗用柱體，使用去離子水沖洗掉沸石表面粘土雜質，在最佳濾速下，每隔一定時間對出水取樣，測定濾出液的含鉛量。根據試驗數據，得出沸石固定床穿透時間。

2 結果與討論

2.1 靜態吸附最佳條件驗證試驗

試驗為同時進行兩組平行試驗，可驗證資料上可以查到的靜態吸附最佳條件：沸石的顆粒大小40-60目、沸石用量15 g/L、振速200 r/min、吸附振蕩時間30 min、離心機轉速30×100 r/min、離心時間5分鐘。

2.2 動態試驗

2.2.1 濾速試驗

（1）在濾速為0.35 m/h（3.33 ml/min）時，沸石柱的穿透時間為5.25 h，約315 min，累計產水量為1048.95 ml，穿透時累計除鉛量為25.86mg，失效時累計除鉛量85.05 mg。

（2）在濾速為0.5 m/h（4.77 ml/min）時，沸石柱的穿透時間為4.0 h，約240 min，累計產水量為1144.8 ml，穿透時累計除鉛量為28.08 mg，失效時累計除鉛量71.73 mg。

（3）在濾速為 1.0 m/h（9.54 ml/min）時，沸石柱的穿透時間為1.75 h，約105 min，累計產水量為1001.7 ml，穿透時累計除鉛量為24.64mg，失效時累計除鉛量80.82 mg。

比較以上由三個濾速的穿透曲線計算出的累計產水量和穿透時的累計除鉛量，可以確定對鉛離子去除最有利的濾速為0.5 m/h。

2.2.2 天然沸石穿透試驗

準確稱取9 g天然沸石裝入試驗用柱體，使用去離子水沖洗掉沸石表面粘土雜質，在0.5 m/h的最佳濾速下，每隔一定時間對出水取樣，測定濾出液的含鉛量。根據試驗數據得出，天然沸石對重金屬離子鉛具有非常好的吸附作用，對鉛離子去除最有利的濾速為0.5 m/h,沸石柱的穿透時間為4.0 h。

[1]李虎杰,田煦,易發成.活化沸石對Pb2+的吸附性能研究[J].非金屬礦,2001,24(2).

[2]易發成.沸石的活化及其對鉛、鈷的吸附性研究[J].礦物巖石,2005,25(3).

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