劉 靜，溫 馨，趙斯琴，長 山

(1.內(nèi)蒙古師范大學化學與環(huán)境科學學院，呼和浩特 010022；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境化學重點實驗室，呼和浩特 010022)

1 引 言

內(nèi)蒙古包鋼高爐渣是煉鐵過程中產(chǎn)生的主要固體廢棄物，是一種復雜的硅酸鹽，其主要化學成份為CaO 39.5320%、SiO234.6574%、MgO 6.9019%、SO32.4473% TiO21.2379%、Fe2O30.7749%等[1]。中國年產(chǎn)高爐渣約3.6億噸，目前大部分以鋪路材料和超細粉形式作為水泥原料[2]，廣泛應用于建筑領(lǐng)域。但是這些利用都是低附加值，且無法完全利用如此規(guī)模的高爐渣。Kuwahara等[3]將高爐渣酸浸過濾，得到富含Ca2+、Mg2+、Al3+濾液，取濾液通過共沉淀法可以合成類水滑石。而大量研究表明，酸浸后的濾渣是硅凝膠，可以作為沸石合成的硅源，并且實現(xiàn)高爐渣浸出液制備類水滑石，而浸出渣制備沸石，不再產(chǎn)生二次廢棄物。

A型沸石是一種由硅氧四面體和鋁氧四面體組成的立方型晶體，具有規(guī)則的空腔和骨架結(jié)構(gòu)。A型沸石作為一種具有優(yōu)異功能的非金屬礦物材料，在工業(yè)中有廣泛的應用。其顯著特點是孔隙度高、比表面積大，從而表現(xiàn)出較強的離子交換性能、吸附性能、催化性能、耐酸性能、耐熱性能、耐輻射性能等性能，因此被廣泛用于去除廢水中氨氮、氟、重金屬離子、有機物和放射性物質(zhì)等[4-7]。A型沸石的性能依賴于其骨架結(jié)構(gòu)、結(jié)晶形貌和晶粒大小，而影響合成的因素有原料摩爾比[n(SiO2)/n(Al2O3)]、[n(H2O)/n(SiO2)]、結(jié)晶溫度和水熱時間[8-12]。

基于以上文獻基礎(chǔ)，本研究以內(nèi)蒙古包鋼高爐渣為原料，采用水熱法成功合成了高爐渣基A型沸石，探討原料配比、結(jié)晶溫度和時間對合成高爐渣A型沸石結(jié)構(gòu)和晶體形貌的影響，并表征微觀結(jié)構(gòu)，研究其對Pb2+離子的吸附性能。

2 實 驗

2.1 主要的儀器試劑

高爐渣(包頭鋼鐵廠，100目)；鹽酸；氫氧化鈉；偏鋁酸鈉；硝酸鉛(模擬廢水)。

采用UItimaⅣ型X射線衍射儀表征樣品相結(jié)構(gòu)，以CuKα射線作為輻射源，管電壓為40 kV,管電流為40 mA；樣品的形貌分析以S-4800型場發(fā)射掃描電子顯微鏡測定，722N型可見分光光度計。

2.2 高爐渣基A型沸石的合成

圖1 合成高爐渣基A型沸石的實驗流程 Fig.1 Experimental flow of zeolite Abased on blast furnace slag

實驗流程如圖1，稱取10 g高爐渣，加入60 mL 3 mol·L-1HCl，充分攪拌30 min，抽濾，將得到的上層固體在電熱鼓風干燥箱中80 ℃干燥以備硅源，濾液用3 mol· L-1NaOH溶液調(diào)節(jié)，使Al(OH)3完全沉淀，過濾并在鼓風干燥箱中50 ℃干燥以備鋁源。配置50 mL 4.62 mol·L-1NaOH溶液，把上述氫氧化鈉溶液分成兩半，將上述得到的硅源固體加入一半的NaOH溶液中，過濾留下清液A，上述得到的鋁源固體加入到另一半的NaOH溶液中，過濾留下清液B。把下清液B加入A溶液中，一滴一滴地加入50 mL 0.54 mol·L-1NaAlO2溶液，得到的混合液充分攪拌1 h。再轉(zhuǎn)移至50 mL聚四氟乙烯高壓釜中，水熱溫度為100 ℃，反應12 h，即可得到高爐渣基A型沸石。同法合成不同n(SiO2)/n(Al2O3)比分別為0.24、0.48、0.71、0.95的高爐渣基A型沸石，不同n(H2O)/n(SiO2)比分別為48、58、68、78、88、98的高爐渣基A型沸石，不同水熱時間分別為8 h、12 h、16 h、20 h、24 h的高爐渣基A型沸石，不同水熱溫度分別為80 ℃、100 ℃、120 ℃、140 ℃的高爐渣基A型沸石，即得系列高爐渣基A型沸石。

2.3 吸附性能實驗

2.3.1 Pb2+離子的標準曲線

圖2 Pb2+離子溶液的標準曲線 Fig.2 Standard curve of lead ions

分別取不同濃度的Pb2+離子溶液，并用722N型可見分光光度計測定各溶液的吸光度，波長為575 nm，以Pb2+離子溶液的濃度為橫坐標軸(c)，以吸光度為縱坐標軸(A)，用線性回歸求出標準曲線如圖2。其標準曲線公式A=0.1967x-0.0939，R2=0.999，即Pb2+離子溶液的濃度與吸光度具有良好的線性關(guān)系[13]。

2.3.2 吸附性能實驗

室溫下，分別取25 mL(50 mg·L-1) Pb2+離子溶液于100 mL的錐形瓶中，高爐渣基A型沸石的加入量分別為10 mg、20 mg、30 mg、40 mg、50 mg、60 mg，于200 r·min-1多用振蕩器上振蕩60 min，然后靜置，用針筒過濾器取澄清液，分別加入1 mL緩沖溶液，0.5 mL二甲基酚橙溶液于10 mL比色管中，定容，搖勻，裝進比色皿中，于722N型可見分光光度計測定吸光度，并根據(jù)公式(1)和(2)計算吸附后Pb2+離子溶液的濃度、吸附率和吸附量。同理研究不同吸附時間對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響；不同Pb2+離子溶液濃度對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響；Pb2+離子溶液不同pH值對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響。

η=(C0-C')/C0×100%

(1)

q=(C0-C')×25/m

(2)

式中：C0-吸附前溶液中Pb2+離子溶液濃度(mg/L),C'-吸附后溶液中Pb2+離子溶液濃度 (mg/L),η-吸附率(%)，q-吸附量(mg/g)，m-吸附劑的用量(mg)。

圖3 不同n(SiO2)/n(Al2O3)比合成高爐渣基A型沸石的XRD圖譜 Fig.3 XRD patterns of zeolite A based on blast furnace slag synthesized with different n(SiO2)/n(Al2O3)

圖4 不同n(H2O)/n(SiO2)比對合成高爐渣基A型沸石的XRD圖譜 Fig.4 XRD patterns of zeolite A based on blast furnace slag synthesized with different n(H2O)/n(SiO2)

3 結(jié)果與討論

3.1 高爐渣基A型沸石的合成

3.1.1 高爐渣基A型沸石XRD結(jié)果與討論

文獻可知，n(SiO2)/n(Al2O3)的比列在0～1范圍之間，能夠形成高爐渣基A型沸石[14-15]，根據(jù)高爐渣內(nèi)部SiO2的含量，當NaAlO2的加入量為2.312～9.248 g范圍之間，硅源與鋁源的比列恰好在0～1范圍內(nèi)。圖3為水熱溫度為100 ℃、水熱時間為12 h、不同n(SiO2)/n(Al2O3)比合成高爐渣基A型沸石的XRD圖譜。由圖3可知，當n(SiO2)/n(Al2O3)值分別為0.24、0.48、0.71、0.95所合成樣品的XRD圖譜與PDF標準卡比對，分別對應于A型沸石的特征衍射峰，可見所合成樣品均為結(jié)晶度較好的高爐渣基A型沸石，其中n(SiO2)/n(Al2O3)的比例為0.24所合成高爐渣基A型沸石XRD圖譜中衍射峰強度最強，即此時樣品的結(jié)晶度最好，從而，本實驗初步選擇n(SiO2)/n(Al2O3)=0.24為最佳合成條件。

文獻可知大多數(shù)沸石晶體的內(nèi)孔中都存在著可流動的水分子，當加熱或抽真空時，沸石可以脫水，而當晶體重新與水接觸時又可以重新吸附水分子，水分子可以自由地進入沸石的空穴內(nèi)[16-17]，即合成A型沸石與外加水量有一定的關(guān)系。圖4為n(SiO2)/n(Al2O3)值為0.24，水熱溫度100 ℃、水熱時間12 h、不同n(H2O)/n(SiO2)的比例合成高爐渣基A型沸石的XRD圖譜。由圖4可知，n(H2O)/n(SiO2)值為48所合成高爐渣基A型沸石的衍射峰與標準A型沸石衍射峰相比，對應程度較差，說明高爐渣基A型沸石生長未完全；隨著n(H2O)/n(SiO2)比例的增加，所合成高爐渣基A型沸石的衍射峰與標準卡片中A型沸石特征衍射峰對應逐漸吻合，結(jié)晶度也越來越好，可見，n(H2O)/n(SiO2)的比列越大，越有利于合成高結(jié)晶度的A型沸石。原因為，反應體系在一定溫度條件下，高爐渣基A型沸石的合成是在以水為加熱介質(zhì)為進行[18], 水量多少影響著體系中的傳熱效果, 從而影響沸石晶體的生長，從而n(H2O)/n(SiO2)越大越有利于A型沸石晶體的生長。本實驗初步確定n(H2O)/n(SiO2)=98為最佳合成條件。

圖5為水熱溫度為100 ℃、n(SiO2)/n(Al2O3)值為0.24、n(H2O)/n(SiO2)值為98、不同水熱時間所合成高爐渣基A型沸石的XRD圖譜。由圖5可知，所有時間條件所合成樣品XRD圖譜與PDF標準卡比對，均產(chǎn)生了A型沸石的特征衍射峰，即不同時間條件均合成出了A型沸石；同時隨著結(jié)晶時間的延長，產(chǎn)物的結(jié)晶度呈現(xiàn)不規(guī)則變化的趨勢；水熱時間為8 h所合成高爐渣基A型沸石衍射峰的強度較弱，說明晶體結(jié)晶度不夠，原因有可能為，此時晶體主要以成核向晶體快速生長的過渡期為主，因此晶體未完全進行晶化[19]，而水熱時間為12 h所合成高爐渣基A型沸石XRD圖譜可知，樣品無雜質(zhì)，且衍射峰強度較強，表明樣品晶化完全，繼續(xù)增加晶化時間，所合成高爐渣基A型沸石的衍射峰強度變化不大，實驗初步確定最佳水熱時間為12 h。

圖5 不同水熱時間合成高爐渣基A型沸石的XRD圖譜 Fig.5 XRD patterns of zeolite A based on blast furnace slag synthesized at different hydrothermal time

圖6 不同水熱溫度合成高爐渣基A型沸石的XRD圖譜 Fig.6 XRD patterns of zeolite A based on blast furnace slag synthesized at different hydrothermal temperatures

圖6為n(SiO2)/n(Al2O3)值為0.24、n(H2O)/n(SiO2)值為98、水熱時間為12 h、不同水熱溫度所合成高爐渣基A型沸石的XRD圖譜。由圖6可知，所有樣品XRD圖譜均對應于PDF標準卡中A型沸石特征衍射峰，即不同溫度條件均合成出了高爐渣基A型沸石；其中，水熱溫度為80 ℃所合成高爐渣基A型沸石，衍射峰強度較弱，即A 型沸石的結(jié)晶度較低，而水熱溫度分別為 100 ℃和120 ℃時所合成高爐渣基A型沸石，峰型尖銳、無其它雜峰，即樣品的結(jié)晶度較好，當繼續(xù)增加水熱溫度為140 ℃時，XRD 譜圖中A型沸石的衍射峰強度反而開始減弱。原因為，隨著溫度的升高，能夠加快晶體晶化速度，但過高的反應溫度反而破壞已形成晶體的結(jié)構(gòu)，即溫度升高帶來動力學有利的同時降低了熱力學條件，在一定的溫度范圍內(nèi)過冷度的減小造成結(jié)晶的驅(qū)動力不足，限制了相同時間內(nèi)結(jié)晶度的提高[20-23]。本實驗初步確定100 ℃為最佳水熱溫度。

圖7 不同 n(SiO2)/n(Al2O3)比合成高爐渣基A型沸石的SEM照片 (a)0.24;(b)0.48;(c)0.7;(d)0.95 Fig.7 SEM images of zeolite A based on blast furnace slag synthesized at different n(SiO2)/n(Al2O3) (a)0.24;(b)0.48;(c)0.71;(d)0.95

3.1.2 高爐渣基A型沸石的SEM結(jié)果與討論

圖7為不同n(SiO2)/n(Al2O3)比所合成高爐渣基A型沸石的SEM照片，放大倍數(shù)均為10000倍。由圖7可知，當n(SiO2)/n(Al2O3)比分別為0.24和0.48時，所合成的樣品具有標準A型沸石規(guī)則的立方晶體形貌，其它雜質(zhì)較少，在合成過程中用氫氧化鈉溶液已經(jīng)除去鐵等主要雜質(zhì)。其中n(SiO2)/n(Al2O3)比為0.24時，能夠觀察到大小不同的立方體相互排列的形貌，證明所合成的樣品為高爐渣基A型沸石；而當n(SiO2)/n(Al2O3)值分別為0.71和0.95時，所合成的樣品少有立方體形的晶體形貌，同時形成了許多棒狀的晶體形貌，證明此時晶體成型未完全。結(jié)合XRD結(jié)果，實驗確定n(SiO2)/n(Al2O3)=0.24為最佳合成條件。

圖8為不同n(H2O)/n(SiO2)比所合成高爐渣基A型沸石的SEM照片。由圖8可知，n(H2O)/n(SiO2)值為48所合成樣品圖片中，只有少量立方體形的A型沸石；隨著n(H2O)/n(SiO2)比例的逐漸增加，圖片中A型沸石的比例逐漸增多，并具有規(guī)整的晶面；其中，n(H2O)/n(SiO2)值為98所合成高爐渣基A型沸石圖片中，清晰地觀察到許多大小不一，正六面體形的晶體形貌。結(jié)合XRD結(jié)果，實驗確定n(H2O)/n(NaOH)=98為最佳合成條件。

圖8 不同n(H2O)/n(SiO2)比對合成高爐渣基A型沸石的SEM照片 (a)48;(b)58;(c)68;(d)78;(e)88;(f)98 Fig.8 SEM images of zeolite Abased on blast furnace slag synthesized under different n(H2O)/n(SiO2) (a)48;(b)58;(c)68;(d)78;(e)88;(f)98

圖9為不同水熱時間所合成高爐渣基A型沸石SEM照片。由圖9可知，水熱時間為8～24 h范圍之間，所合成的樣品均能觀察到完整的立方體形、大小不同的A型沸石；其中，水熱時間為12 h所合成高爐渣基A型沸石圖片中，清晰地觀察到完整的大小不一排列的立方晶體的形貌。結(jié)合XRD結(jié)果，實驗確定水熱時間為12 h為最佳合成條件。

圖10為不同水熱溫度所合成高爐渣基A型沸石的SEM照片。由圖10可知，水熱溫度為80 ℃所合成樣品圖片中，能夠觀察到棒狀和球狀堆積而組合的形貌，可見該溫度條件下未能形成A型沸石；水熱溫度為100 ℃所合成樣品圖片中，可以觀察到大小不一，完整的立方體A型沸石；水熱溫度分別為120 ℃和140 ℃時所合成樣品圖片可知，該溫度條件下雖然形成了A型沸石，但觀察到樣品結(jié)構(gòu)比較松散，原因可能為，高爐渣合成A型沸石的形成與溫度有一定的關(guān)系，溫度過低，晶體成核過程所提供的能量過低，不足以使晶體由成核向快速生長轉(zhuǎn)化；溫度過高，容易使晶體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)坍塌而變得松散。結(jié)合XRD結(jié)果，實驗確定水熱溫度100 ℃為最佳合成條件。

圖9 不同水熱時間合成高爐渣基A型沸石的SEM照片 (a)沸石-8 h;(b)沸石-12 h;(c)沸石-16 h;(d)沸石-20 h;(e)沸石-24 h Fig.9 SEM images of zeolite A based on blast furnace slag synthesized under different hydrothermal time(a)zeolite-8 h;(b)zeolite-12 h;(c)zeolite-16 h;(d)zeolite-20 h;(e)zeolite-24 h

圖10 不同水熱溫度合成A型沸石的SEM照片 (a)沸石-80 ℃;(b)沸石-100 ℃;(c)沸石-120 ℃;(d)沸石-140 ℃ Fig.10 SEM images of zeolite A based on blast furnace slag synthesized under different hydrothermal temperatures (a)zeolite-80 ℃;(b)zeolite-100 ℃;(c)zeolite-120 ℃;(d)zeolite-140 ℃

3.2 高爐渣基A型沸石對Pb2+離子的吸附性能

3.2.1 高爐渣基A型沸石的加入量對Pb2+離子吸附的影響

為了研究加入量對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子影響，在吸附時間為2 h，Pb2+離子溶液濃度為50 mg/L，不調(diào)節(jié)溶液pH的條件下，不同高爐渣基A型沸石加入量對吸附Pb2+離子影響如圖11。由圖11可知，高爐渣基A型沸石對Pb2+離子具有較強的吸附性能，而隨著高爐渣基A型沸石投入量的逐漸增加，對Pb2+離子的吸附率呈先增加再減少的變化趨勢，對Pb2+離子的吸附量呈逐漸減小的趨勢，當吸附劑加入量為10 mg，吸附量最大，為117.29 mg/g，當吸附劑加入量為60 mg，吸附量最小，為19.64 mg/g；其中吸附劑投入量為30 mg時，對Pb2+離子的吸附率達到最高，為94.82%。原因為，高爐渣基A型沸石表面具有潛在的活性，內(nèi)部含有-OH官能團，因此對Pb2+離子具有較高的吸附性能[24]，隨著高爐渣基A型沸石投加量的不斷增加，高爐渣基A型沸石的吸附能力達到飽和而吸附率下降，所以本實驗確定吸附劑的最佳質(zhì)量為30 mg。

圖11 加入量對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子影響曲線圖 (a)吸附率;(b)吸附量 Fig.11 Effect of the quantities of zeolite A based on blast furnace slag on adsorption properties of Pb2+ (a)adsorption rate;(b)adsorption quantity

3.2.2 吸附時間對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響

為了研究吸附時間對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子影響，在高爐渣基A型沸石加入量為30 mg，Pb2+離子溶液濃度為50 mg/L，不調(diào)節(jié)溶液pH的條件下，不同吸附時間對吸附Pb2+離子影響如圖12。由圖12可知，當吸附時間為10 min時，高爐渣基A型沸石吸附率就達到94.75%，吸附量均在39 mg/g左右，與粉煤灰等礦物質(zhì)合成A型沸石吸附Pb2+離子的吸附量相差不大[25-26]，而延長吸附時間對吸附率和吸附量均沒有明顯的影響。這主要是因為在吸附初期Pb2+離子主要被吸附在高爐渣基A型沸石的外表面，外擴散阻力較低，吸附較快[27]，伴隨著吸附時間的延長，溶液中的Pb2+離子濃度逐漸降低，與此同時吸附質(zhì)沿著沸石微孔向內(nèi)部吸附擴散，由此吸附時間對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+的影響不大?；趯嶒灲Y(jié)果，確定最佳吸附時間為10 min。

圖12 吸附時間對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響曲線圖 (a)吸附率;(b)吸附量 Fig.12 Effect of adsorption time on adsorption of Pb2+ by zeolite A based on blast furnace slag (a)adsorption rate;(b)adsorption quantity

3.2.3 吸附動力學的建立

在研究吸附動力學的過程中，最常用模型是準二級動力學模型。在固相吸附容量的基礎(chǔ)上推導出了準二級動力學模型，可表示為：

(3)

(4)

式中k2為準二級模型的速率常數(shù)：q為t的吸附量：qe為平衡吸附量：t為吸附時間。

圖13 高爐渣基A型沸石擬二級吸附動力學模型 Fig.13 Model of secondary adsorption kinetics of the zeolite A synthesized based on blast furnace slag

為研究高爐渣基A型沸石對Pb2+離子的吸附速率，對其進行線性擬合，結(jié)果如下:

表1 擬二級吸附動力學模型數(shù)據(jù)Table 1 Model data of secondary adsorption kinetics

表1為擬二級吸附動力學模型數(shù)據(jù)，由表1可知：擬二級動力學方程的擬合程度較好，R2等于1，并由圖13高爐渣基A型沸石擬二級吸附動力學模型可知高爐渣基A型沸石擬二級動力學模型具有良好的線性關(guān)系。高爐渣基A型沸石對Pb2+離子的吸附過程能夠很好地符合偽二級動力學方程，平衡時吸附量為39.37 mg/g。

3.2.4 Pb2+離子溶液濃度對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響

圖14為Pb2+離子溶液初始濃度對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響曲線圖。由圖14可知，隨著Pb2+離子溶液濃度的增加，高爐渣基A型沸石的吸附率呈現(xiàn)先增加再減少的趨勢，當Pb2+離子溶液的濃度為80 mg·L-1時，吸附率可達96%以上，而吸附量呈線性增加。原因為，Pb2+離子溶液的濃度過低時，高爐渣基A型沸石表面的活性位點未全部反應，而隨著Pb2+離子溶液濃度的增大，使得其表面的所有活性位點完全反應，從而使得吸附率先增加。再繼續(xù)增加Pb2+離子溶液濃度，表面已經(jīng)有吸附完全后的氫氧化鉛沉淀覆蓋在沸石外表面，并吸附位點較少，因此吸附率有所減弱。

圖14 Pb2+離子溶液初始濃度對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響曲線圖 (a)吸附率;(b)吸附量 Fig.14 Effect of ion concentration of Pb2+ on the adsorption properties of the zeolite A synthesized based on blast furnace slag (a)adsorption rate;(b)adsorption quantity

3.2.5 吸附等溫線的建立

描述吸附過程最常用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是吸附等溫線，為了進一步研究高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的行為，分別采用Langmuir和Freundlich吸附等溫線對實驗數(shù)據(jù)進行擬合。Langmuir吸附等溫式的線性表達式為：

(5)

式中：k為Langmuir吸附平衡常數(shù)；Ce為吸附后溶液中溶質(zhì)的平衡濃度，qe為吸附后吸附劑的平衡吸附量，q∞為吸附劑的極限吸附量。

Freundlich吸附等溫方程的表達式為

(6)

按式(5)和式(6)進行線性回歸分析，可得高爐渣基A型沸石的吸附等溫線，如圖15所示。計算得到的Langmuir和Freundlich吸附等溫方程參數(shù)列于表2中。

圖15 高爐渣基A型沸石Langmuir吸附等溫線和Freundlich吸附等溫線 Fig.15 Adsorption isotherm of Langmuir adsorption isotherm and Freundlich adsorption isotherm by the zeolite A synthesized based on blast furnace slag

Langmuirq∞/mg·g-1kLR2FreundlichkFnR2 3333.32.36×10-40.73780.73840.98200.999 9

高爐渣基A型沸石Langmuir吸附等溫式的線性相關(guān)系數(shù)R2=0.7378，F(xiàn)reundlich吸附等溫式的線性相關(guān)系數(shù)R2=0.9999，說明高爐渣A型沸石對Pb2+離子的吸附符合Freundlich吸附等溫方程，屬于多分子層吸附，1/n介于0.1～2之間，說明吸附容易進行。

圖16 溶液的pH對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響曲線圖 (a)吸附率;(b)吸附量 Fig.16 Effect of pH on adsorption of Pb2+ ion by the zeolite A synthesized based on blast furnace slag (a)adsorption rate;(b)adsorption quantity

3.2.6 Pb2+離子溶液pH對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響

圖16為溶液的pH對高爐渣基A型沸石吸附Pb2+離子的影響曲線圖。由圖16可知，高爐渣基A型沸石吸附Pb2+時，溶液的pH值對去除率有一定的影響， pH<4時，高爐渣基A型沸石對Pb2+離子的吸附率較小；pH值在4～10范圍內(nèi)，對Pb2+離子的吸附性能較高，其中pH=6時，有個明顯的下調(diào)現(xiàn)象；pH>10時，對Pb2+離子的吸附率明顯下降。原因有可能為，pH<4時，由于溶液中的H+濃度過高，占據(jù)了高爐渣基A型沸石的吸附位點，并與Pb2+離子形成了競爭吸附，因此Pb2+離子吸附率較低[28]；pH=6時，Pb2+離子配合物的溶解度降低，因而產(chǎn)生沉淀效應使Pb2+離子吸附率減??；pH>10時，這主要是由于在堿性條件下，Pb2+離子部分形成氫氧化物沉淀[29-32]，從而導致吸附性能減弱，吸附量與吸附率的變化規(guī)律一樣。因此本實驗條件下，最佳溶液pH值確定為中性。

4 結(jié) 論

采用內(nèi)蒙古包頭高爐渣為前驅(qū)體，利用水熱法成功合成了高爐渣基A型沸石。高爐渣基A型沸石最佳合成條件為：n(SiO2)/n(Al2O3)=0.24 、n(H2O)/n(SiO2)=98、水熱溫度為100 ℃和水熱時間為12 h。所合成的高爐渣基A型沸石對Pb2+離子具有較強的吸附性能，吸附率最高達94.82%，符合擬二級動力學模型，屬于多分子層吸附，吸附容易進行，平衡吸附量為39.37 mg/g。