王代芝，劉娟敏

(湖北師范學(xué)院城市與環(huán)境學(xué)院，湖北 黃石 435002)

【試驗(yàn)研究】

酸堿改性沸石處理低濃度含Cd2+廢水的研究

王代芝，劉娟敏

(湖北師范學(xué)院城市與環(huán)境學(xué)院，湖北 黃石 435002)

沸石作為一種水處理材料，具有吸附、離子交換與催化性能，可作為控制環(huán)境污染的經(jīng)濟(jì)、高效和環(huán)境友好的材料。本文探討了利用改性沸石處理低濃度含Cd2+廢水的影響因素，主要包括處理時(shí)間、改性沸石用量、pH值、廢水濃度和溫度。試驗(yàn)結(jié)果表明，用0.5mol/L NaOH改性的沸石1.0g處理100.0mL Cd2+質(zhì)量濃度為10.93mg/L的廢水50min，最高去除率達(dá)到99.20%，此時(shí)Cd2+剩余濃度為0.09mg/L，處理效果達(dá)到污水綜合排放質(zhì)量濃度(≤0.1mg/L)要求。廢水濃度和溫度對(duì)處理效果的影響不是很大。

改性沸石；含Cd2+廢水；處理

環(huán)境中的鎘(Cd)主要來(lái)源于鎘礦床的開(kāi)采以及有色金屬冶煉、電鍍、玻璃、陶瓷、油漆、制藥、化纖等工業(yè)排放的“三廢”物質(zhì)。

1 試驗(yàn)

1.1 改性沸石的制備

取一定的天然沸石，用水沖洗數(shù)次以去除可溶性雜質(zhì)，在105℃下烘干4h，備用。

NaOH改性： 稱(chēng)取適量的沸石于燒杯中，加入2mol/L的NaOH浸泡沸石，50℃水浴加熱4h，去除上清液，用去離子水洗滌改性沸石多次，在105℃下烘干4h，備用。

酸改性方法： 稱(chēng)取適量的沸石于燒杯中，分別用2mol/L鹽酸、2mol/L硫酸浸泡24h得到鹽酸改性、硫酸改性沸石。去除上清液，用去離子水洗滌改性沸石多次，在105℃下烘干4h，備用。

1.2 試驗(yàn)方法

在250.0mL燒杯中加入100.0mL含Cd2+廢水(Cd2+濃度為10.93mg/L，廢水pH值為中性)和1.0g改性沸石，置于電動(dòng)攪拌機(jī)上以110r/min的轉(zhuǎn)速攪拌一定時(shí)間。取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計(jì)法(波長(zhǎng)為228.8nm)測(cè)定濾液的吸光度，得出處理后廢水中Cd2+的濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 改性劑對(duì)Cd2+去除效果的影響

分別配制2.0mol/L的NaOH、HCl、H2SO4三種溶液，稱(chēng)取3g人造沸石于燒杯中，分別加入NaOH、HCl、H2SO4溶液至200mL，在水浴鍋中50℃水浴加熱4h，去除上清液，并用去離子水洗滌多次改性沸

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石，在105℃下烘干，獲得3種改性沸石。

分別稱(chēng)取改性沸石各1.0g于3個(gè)燒杯中，各加入100.0mL含Cd2+廢水，在轉(zhuǎn)速為110r/min下攪拌30min，取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定濾液的吸光度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 改性劑對(duì)Cd去除效果的影響

由圖1可以看出，經(jīng)2.0mol/L的NaOH改性的沸石處理含Cd2+廢水效果較好，H2SO4改性沸石處理效果較差，后面試驗(yàn)所用的沸石均為NaOH改性。

2.2 改性劑濃度對(duì)Cd2+去除效果的影響

稱(chēng)取3份1.0g經(jīng)0.5、1.0、2.0mol/L NaOH改性的沸石于3個(gè)燒杯中，各加入100.0mL水樣，在轉(zhuǎn)速為110r/min下攪拌30min，取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定濾液的吸光度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 改性劑濃度對(duì)Cd2+去除效果的影響

由圖2可以看出，不同濃度的改性劑對(duì)水中Cd2+去除率無(wú)較大差別，后面的試驗(yàn)所用的沸石均是經(jīng)0.5mol/L的NaOH改性的沸石。

2.3 處理時(shí)間對(duì)Cd2+去除效果的影響

分別稱(chēng)取1.0g改性沸石于6個(gè)燒杯中，各加入100.0mL水樣，在轉(zhuǎn)速為110r/min下分別攪拌10、20、30、40、50、60min，取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定濾液的吸光度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可以看出，處理時(shí)間對(duì)廢水中Cd2+去除效果無(wú)太大區(qū)別，在30min內(nèi)Cd2+去除率達(dá)到較高點(diǎn)，去除率達(dá)到99.1%，后面的試驗(yàn)的處理時(shí)間定為30min。

2.4 吸附劑用量對(duì)Cd2+去除效果的影響

圖3 處理時(shí)間對(duì)Cd去除效果的影響

分別稱(chēng)取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0g改性沸石于6個(gè)燒杯中，各加入100.0mL水樣，在轉(zhuǎn)速為110r/min下攪拌30min，取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定各濾液吸光度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 改性沸石用量對(duì)Cd2+去除效果的影響

由圖4可看出，隨著改性沸石用量的增加，水中Cd2+去除率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)沸石用量≥1.0g時(shí)，去除率達(dá)到99%以上，水中Cd2+的剩余濃度≤0.1mg/L，達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》最高允許排放質(zhì)量濃度，后面的試驗(yàn)用的改性沸石用量為1.0g/100mL。

2.5 廢水pH值對(duì)Cd2+去除效果的影響

在7個(gè)燒杯中各加入100.0mL水樣，用濃度均為10mol/L的HCl和NaOH調(diào)節(jié)pH值分別為3.35、4.34、5.19、6.34、7.84、8.40、9.95，再分別加入1.0g改性沸石，在轉(zhuǎn)速為110r/min下攪拌30min，取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定各濾液吸光度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可以看出，隨著pH值的增加，水中Cd2+去除率呈顯著的上升趨勢(shì)，當(dāng)pH值=9.95時(shí)，去除率達(dá)到99.2%以上。

2.6 廢水中Cd2+濃度對(duì)Cd2+去除效果的影響

圖5 廢水pH值對(duì)Cd去除效果的影響

分別稱(chēng)取1.0g改性沸石于6個(gè)燒杯中，各加入100.0mL濃度為10.93、13.17、14.52、15.88mg/L的含Cd2+廢水，在轉(zhuǎn)速為110r/min下攪拌30min，取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定各濾液吸光度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 廢水中Cd2+濃度對(duì)Cd2+去除效果的影響

由圖6可以看出，廢水中Cd2+濃度對(duì)水中Cd2+去除率無(wú)很大差別，這是因?yàn)檫@些廢水中Cd2+的濃度均不是很大，實(shí)際操作中須先將高濃度的含Cd2+廢水進(jìn)行預(yù)處理，降低廢水中Cd2+的濃度，再進(jìn)行物理吸附處理。

3 結(jié)論

(1) 本試驗(yàn)采用物理化學(xué)法吸附法，利用豐富廉價(jià)的沸石作為吸附材料，提高了含Cd2+廢水處理效果。

(2) 處理100.0mL Cd2+質(zhì)量濃度為10.93mg/L的含Cd2+廢水，需用經(jīng)NaOH(0.5mol/L)改性的沸石1.0g，pH值中性，常溫下攪拌(110r/min)30min，廢水中Cd2+去除率最高可達(dá)99.2%，剩余濃度是0.09mg/L，低于GB8978-1996《國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的最高允許排放質(zhì)量濃度。

(3) 廢水中Cd2+的濃度對(duì)廢水中Cd2+的去除率無(wú)很大的影響，當(dāng)Cd2+濃度為10.9mg/L左右時(shí)，改性沸石對(duì)廢水中Cd2+的吸附效果較好。

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Study on the Treatment of Cadmium Wastewater by Acid-basea Modified Zeolite

WANG Dai-zhi, LIU Juan-min
(College of Urban and Environmental Sciences, Hubei Normal University, Huangshi 435002, China)

As one kind of water treatment materials, zeolite can be used to control environmental pollution economically, efficiently and environment-friendly with its properties of adsorption, ion exchange and catalytic.This paper discusses the influencing factors of the treatment of low concentration waste water containing cadmium by modifying zeolite, including the adsorption time, the amount of modified zeolite, pH, the concentration and temperature of wastewater.The experimental results show that using 0.5mol/L NaOH-modified zeolite 1.0g to process 100.0 mL cadmium(II) wastewater in which mass concentration is 10.93mg/L in 50min, the highest removal rate reached 99.20%, and the residual concentration of cadmium(II) is only 0.09mg/L, it achieves the emission concentration (≤0.1mg/L) of integrated wastewater. In addition,the concentration and temperature of the wastewater are little influential to the treatment effect.

modified zeolite; cadmium(II)-wasterwater; process

X703；P578.974

A

1007-9386(2015)02-0016-03

2014-09-10