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污水處理

怎樣用沸石處理含鉛、鋅、鎳電鍍廢水?沸石怎

作者:admin日期:2018-07-29閱讀
Pb2+的廢水主要來源于電池、電鍍、印刷、顏料等工業領域。廢水中的Pb2+濃度一般為5~30mg/L。自然水體中的痕量鉛,可以通過食物鏈而積累,導致慢性中毒,故其毒性具有長期的持續性。只要天然水體中的Pb2+濃度達到1.0~10mg/,即可產生毒性反應,引起人體組織尤其是神經系統和造血系統的中毒嚴重時可致死亡。中國是一個環境鉛污染較嚴重的國家。因此,鉛被列為中國優先控制的劇毒重金屬元素之天然沸石的架狀結構、交換與吸附性質、來源廣泛和廉價等特點,使得環保工作者把目光投向了沸石。
科學家等進行了沸石除Pb2+的實驗:應用湖北鄂州太和絲光沸石,經鹽酸或堿(NaOH)溶液活化后制成的沸石吸附劑處理Pb2+質量濃度為207mg/、pH=2的廢水,以10g/L的用量,常溫吸附120min,對Pb2+吸附率達99.10%。飽和后的吸附劑可用NaCl溶液洗脫再生?;舭旱榷砸盟宄齈b2+效果的研究表明,采用改性的天然沸石處理含Pb2+濃度為50mg/L的水體,可使水體中的Pb2+濃度降至0.005mg/L以下,低于國標GB5749—85規定的排放標準(0.05mg/L)一個數量級,吸附量為61mg/g。
沸石專家研究了采用13X沸石分子篩去處廢水中Pb2+的問題?;竦昧私蝦玫氖笛榻峁?。方法如下:
實驗所用的13X沸石樣品為由山西臨縣紫金山霞石正長巖和北京平谷縣黃松峪大紅峪組鉀質響巖為原料,制得鉀長石含量>75%的粉體,再經800~850°C下焙燒得到熟料后,加入水和適量NaOH(化學純)制成鋁硅酸鹽膠體,采用水熱法合成的分子篩粉料。合成13X沸石分子篩的陽離子系數見表4-53。
 
表J-S3合成13X沸石分子篩的陽離子系數
樣品號 Si Ti A1 Fc3* Fc2+ Mo Mg Ca Na K
DZJS-4 6.373 0.061 4.733 0.851 0.013 0.019 0.112 0.179 4.165 0.704
HSY-1 6.667 0.056 4.128 0.971 0 0.0t1 0.546 0.389 3.213 0.709

 
實驗合成的13X沸石樣品呈淡米黃色粉體,單個晶體的晶形完好,粒徑為1?3pm。由X射線粉末衍射分析結果計算,上述兩個樣品的晶格常數如分別為2.502nm和2.499nm。其靜態水吸附量分別為27.6%(干基)和23.7%(干基>,陽離子交換容量為268.8?300.9mol/100g。實驗所使用的化學試劑包括Pb(N03)2、H2SO4、NaOH、NaCl和Na2S.9H2O,均為分析純。實驗用水為去離子水。
實驗樣品為合成的13X沸石分子篩粉體樣品DZJS-4。用Pb(N03)2和去離子水配制濃度為30mg/L的含Pb2+廢水。廢水的pH值由H2S04和NaOH溶液調節,將pH值從酸性到堿性調制成4種溶液,分別取出10mL,各加入13X沸石0.1g,分別磁力搜拌lOmin、20min、40min、60min、80min,靜置約30min后離心,取上部清液,用原子吸收分光光度計測定Pb2+的含量,結果見表4~54。
 
表4-54不同pH值下13X沸石對Pb2+的吸附率與時間的關系
廢水的pH值 Pb2+的吸附率/%
10min 20min 40min 60min 80min
3.06 97.03 94.05 94.05 93.06 94.05
6.14 88.60 93.56 94.55 91.57 93.56
7.06 87.61 90.58 84.14 93.56 90.58
8.80 90.58 94.05 93.56 93.06 94.05

實驗結果表明,在上述條件下,13X沸石對廢水中Pb2+的吸附率可達94%以上。在廢水的pH值從3.1到8.8,吸附時間從lOmin到80min的范圍內,13X沸石對的吸附率變化僅為12.9%。表明利用13X沸石凈化含Pb2+廢水,對廢水的pH值適用范圍寬,吸附動力學速度快,吸附僅10min后,就基本上達飽和吸附。因此,從實際應用考慮,確定13X沸石凈化含Pb2+廢水的最佳吸附條件為pH值接近中性,吸附時間為10min。
 
表4-55 13X沸石凈化不同體積含Pb2+廢水的實驗結果
廢水體積/mL Pb2+平衡濃度/(mg/L> Pb2+吸附量/g 吸附率/%
50
100
150
200
0. 36
0. 54
0. 81
1. 43
0.98
1.95
2.87
3.71
98. 2
92.3
97. 0
90.2
250
300
2.86
6.09
4. 28
4.17
85. 7
69.0
350 8.59 3.99 57.0

由上表實驗結果表明,在13X沸石用量一定的條件下,隨著處理含Pb2+廢水體積的增大,處理后濾液中的Pb2+濃度也相應升高。當廢水中的PW+濃度為20mg/L、廢水體積為750mL以下時,lgl3X沸石對Pb2+的吸附率可高達97%以上。當處理后的濾液中Pb2+的濃度增大至國家污水綜合排放標準(GB8978—88)10mg/L時,所對應的體積即為在該條件下13X沸石可凈化相同濃度的含Pb2+廢水的最大處理量。在Pb2+的初始濃度為20mg/L的條件下,按照國家廢水排放標準GB8978—88,在達到10mg的Pb2+濃度排放標準前,1gl3X沸石可處理的廢水體積約為750mL,lg13X沸石對Pb2+的最大吸附量為21.42mg。
結論:
13X沸石對Pb2+具有良好的吸附性能,可用于凈化含Pb2+的廢水。13X沸石對Pb2+的最佳吸附條件為PH=5?7,時間為10?15min。在Pb2+初始濃度為20mg/L及弱酸性至近中性的條件下,在達到國家污水綜合排放標準(GB8978—88)前,1gl3X沸石能處理廢水約750mL,最大吸附量為21.42mg/g,吸附率高達98%。飽和13X沸石可用飽和氯化鈉溶液洗脫,經活化處理,13X沸石可以再生利用,不造成二次污染,在循環使用5次以內,仍對Pb2+保持較好的吸附性能。洗脫液中Pb2+高度富集,加入Na2S,生成PbS沉淀,濃縮液中Pb2+的沉淀率約為90%,從而為最終回收鉛以及洗脫液的循環使用提供了可能。與改性的天然沸石、微生物、接枝羧基淀粉、交聯殼聚糖含等吸附劑相比,利用13X沸石處理含Pb2+廢水,具有沸石用量少、處理廢水的體積大、處理時間短、效率高等優點,且可以活化再生,循環使用,不造成二次污染,因而是一種較理想的含鉛廢水的凈化劑。

沸石處理含鉛、鋅、鎳電鍍廢水
   沸石專家將天然沸石進行處理制備出多孔質改性沸石顆粒。在靜態條件下,研究了改性沸石顆粒對重金屬離子Pb2+、Zn2+、Ni2+的吸附效果及條件。含Pb2+、Zn2+、Ni2+的電鍍廢水經改性沸石顆粒吸附后,廢水中Pb2+、Zn2+、Ni2+的含量低于國家排放標準。具體方法如下。
天然沸石取自河北圍場某礦,主要化學組成的質量分數為10,P2050.013,H2O10-99()o優質煙煤取自山西陽泉某礦,HC1溶液1.0mol/L,NaOH溶液1.0mol/L,NaCl溶液1.0mol/L,分別配制濃度為100()mg/L的Pb2+、Zn2+、Ni2+標準溶液,用時稀釋到相應濃度,試驗采用去離子水。
① 改性沸石顆粒的制備:
   取一定量的天然沸石和煙煤,分別用粉碎機粗碎至3?5mm,再分別用棒磨機細磨至200目左右,然后過200目篩。將沸石粉和煤粉按質量比2.5:1.0充分混勻,加入適量水攪拌擠壓成3mm顆粒狀,在100°C下烘干后,于650°C馬弗爐中灼燒60min,取出自然冷卻至室溫,用l.Omol/LNaCl溶液浸泡24h,每隔6h振蕩5min,然后撈出水洗至無Cl_,于110°C下烘干,即得改性沸石顆粒。
② 改性沸石顆粒對Pb2+、Zn2+、Ni2+的飽和吸附量在pH=5.0,吸附溫度為25C,向濃度分別為l000mg/L的Pb2+、Zn2+、Ni2+溶液中分別加入1.0g改性沸石顆粒,吸附時間為6h,每隔lh于振蕩器上振動3?5min,然后測定溶液中Pb2+、Zn2+、Ni2+的濃度。結果由表4-58可知,改性沸石顆粒對PW+、Zn2+、Ni2+的飽和吸附量大小為Pb2+>Zn2+>Ni2+。
表4-58改性沸石顆粒對Pb2+、Zn2+、Ni2+的飽和吸附量單位:mg/g

吸附劑 Pb2+ Ni2+ Zn2+
改性沸石顆粒 105.2 67.5 58.6

③pH值對Pb2+、Zn2+、Ni2+去除率的影響??刂聘男苑惺帕5謀缺礱婊?100m2/g,吸附時間為6h,在25°C下,取濃度為40mg/L的Pb2+、Zn2+、Ni2+溶液各50mL,分別加入50mg改性沸石顆粒,考察不同PH值對Pb2'Zn2+、Ni2+去除率的影響。
結果由表4-59可知:pH<4.0時,Pb2+、Zn2+、Ni2+的去除率較小,改性沸石顆粒對Pb2+、Zn2+、Ni2+的吸附量較小,不利于吸附;當PH>4.0時,改性沸石顆粒對Pb2+、Zn2+、Ni2+的吸附增加,Pb2+、Zn2+、Ni2+的去除率顯著增加;當PH>6.0時,Pb2+、Zn2+、Ni2+去除率接近1并開始出現沉淀。因此,pH值應在4.0?6.0之間,本試驗選擇pH值為5.0,濃度分別為40mg/L的Pb2+、Zn2+、Ni2+溶液經改性沸石顆粒吸附后,其Pb2+、Zn2+、Ni2+去除率均大于98%。
 



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