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污水处理

怎样用沸石处理含铅、锌、镍电镀废水?沸石怎

作者:admin日期:2018-07-29阅读
Pb2+的废水主要来源于电池、电镀、印刷、颜料等工业领域。废水中的Pb2+浓度一般为5~30mg/L。自然水体中的痕量铅,可以通过食物链而积累,导致慢性中毒,故其毒性具有长期的持续性。只要天然水体中的Pb2+浓度达到1.0~10mg/,即可产生毒性反应,引起人体组织尤其是神经系统和造血系统的中毒严重时可致死亡。中国是一个环境铅污染较严重的国家。因此,铅被列为中国优先控制的剧毒重金属元素之天然沸石的架状结构、交换与吸附性质、来源广泛和廉价等特点,使得环保工作者把目光投向了沸石。
科学家等进行了沸石除Pb2+的实验:应用湖北鄂州太和丝光沸石,经盐酸或碱(NaOH)溶液活化后制成的沸石吸附剂处理Pb2+质量浓度为207mg/、pH=2的废水,以10g/L的用量,常温吸附120min,对Pb2+吸附率达99.10%。饱和后的吸附剂可用NaCl溶液洗脱再生。霍爱群等对饮用水体除Pb2+效果的研究表明,采用改性的天然沸石处理含Pb2+浓度为50mg/L的水体,可使水体中的Pb2+浓度降至0.005mg/L以下,低于国标GB5749—85规定的排放标准(0.05mg/L)一个数量级,吸附量为61mg/g。
沸石专家研究了采用13X沸石分子筛去处废水中Pb2+的问题。获得了较好的实验结果。方法如下:
实验所用的13X沸石样品为由山西临县紫金山霞石正长岩和北京平谷县黄松峪大红峪组钾质响岩为原料,制得钾长石含量>75%的粉体,再经800~850°C下焙烧得到熟料后,加入水和适量NaOH(化学纯)制成铝硅酸盐胶体,采用水热法合成的分子筛粉料。合成13X沸石分子筛的阳离子系数见表4-53。
 
表J-S3合成13X沸石分子筛的阳离子系数
样品号 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

 
实验合成的13X沸石样品呈淡米黄色粉体,单个晶体的晶形完好,粒径为1〜3pm。由X射线粉末衍射分析结果计算,上述两个样品的晶格常数如分别为2.502nm和2.499nm。其静态水吸附量分别为27.6%(干基)和23.7%(干基>,阳离子交换容量为268.8〜300.9mol/100g。实验所使用的化学试剂包括Pb(N03)2、H2SO4、NaOH、NaCl和Na2S.9H2O,均为分析纯。实验用水为去离子水。
实验样品为合成的13X沸石分子筛粉体样品DZJS-4。用Pb(N03)2和去离子水配制浓度为30mg/L的含Pb2+废水。废水的pH值由H2S04和NaOH溶液调节,将pH值从酸性到碱性调制成4种溶液,分别取出10mL,各加入13X沸石0.1g,分别磁力搜拌lOmin、20min、40min、60min、80min,静置约30min后离心,取上部清液,用原子吸收分光光度计测定Pb2+的含量,结果见表4~54。
 
表4-54不同pH值下13X沸石对Pb2+的吸附率与时间的关系
废水的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

实验结果表明,在上述条件下,13X沸石对废水中Pb2+的吸附率可达94%以上。在废水的pH值从3.1到8.8,吸附时间从lOmin到80min的范围内,13X沸石对的吸附率变化仅为12.9%。表明利用13X沸石净化含Pb2+废水,对废水的pH值适用范围宽,吸附动力学速度快,吸附仅10min后,就基本上达饱和吸附。因此,从实际应用考虑,确定13X沸石净化含Pb2+废水的最佳吸附条件为pH值接近中性,吸附时间为10min。
 
表4-55 13X沸石净化不同体积含Pb2+废水的实验结果
废水体积/mL Pb2+平衡浓度/(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

由上表实验结果表明,在13X沸石用量一定的条件下,随着处理含Pb2+废水体积的增大,处理后滤液中的Pb2+浓度也相应升高。当废水中的PW+浓度为20mg/L、废水体积为750mL以下时,lgl3X沸石对Pb2+的吸附率可高达97%以上。当处理后的滤液中Pb2+的浓度增大至国家污水综合排放标准(GB8978—88)10mg/L时,所对应的体积即为在该条件下13X沸石可净化相同浓度的含Pb2+废水的最大处理量。在Pb2+的初始浓度为20mg/L的条件下,按照国家废水排放标准GB8978—88,在达到10mg的Pb2+浓度排放标准前,1gl3X沸石可处理的废水体积约为750mL,lg13X沸石对Pb2+的最大吸附量为21.42mg。
结论:
13X沸石对Pb2+具有良好的吸附性能,可用于净化含Pb2+的废水。13X沸石对Pb2+的最佳吸附条件为PH=5〜7,时间为10〜15min。在Pb2+初始浓度为20mg/L及弱酸性至近中性的条件下,在达到国家污水综合排放标准(GB8978—88)前,1gl3X沸石能处理废水约750mL,最大吸附量为21.42mg/g,吸附率高达98%。饱和13X沸石可用饱和氯化钠溶液洗脱,经活化处理,13X沸石可以再生利用,不造成二次污染,在循环使用5次以内,仍对Pb2+保持较好的吸附性能。洗脱液中Pb2+高度富集,加入Na2S,生成PbS沉淀,浓缩液中Pb2+的沉淀率约为90%,从而为最终回收铅以及洗脱液的循环使用提供了可能。与改性的天然沸石、微生物、接枝羧基淀粉、交联壳聚糖含等吸附剂相比,利用13X沸石处理含Pb2+废水,具有沸石用量少、处理废水的体积大、处理时间短、效率高等优点,且可以活化再生,循环使用,不造成二次污染,因而是一种较理想的含铅废水的净化剂。

沸石处理含铅、锌、镍电镀废水
   沸石专家将天然沸石进行处理制备出多孔质改性沸石颗粒。在静态条件下,研究了改性沸石颗粒对重金属离子Pb2+、Zn2+、Ni2+的吸附效果及条件。含Pb2+、Zn2+、Ni2+的电镀废水经改性沸石颗粒吸附后,废水中Pb2+、Zn2+、Ni2+的含量低于国家排放标准。具体方法如下。
天然沸石取自河北围场某矿,主要化学组成的质量分数为10,P2050.013,H2O10-99()o优质烟煤取自山西阳泉某矿,HC1溶液1.0mol/L,NaOH溶液1.0mol/L,NaCl溶液1.0mol/L,分别配制浓度为100()mg/L的Pb2+、Zn2+、Ni2+标准溶液,用时稀释到相应浓度,试验采用去离子水。
① 改性沸石颗粒的制备:
   取一定量的天然沸石和烟煤,分别用粉碎机粗碎至3〜5mm,再分别用棒磨机细磨至200目左右,然后过200目筛。将沸石粉和煤粉按质量比2.5:1.0充分混匀,加入适量水搅拌挤压成3mm颗粒状,在100°C下烘干后,于650°C马弗炉中灼烧60min,取出自然冷却至室温,用l.Omol/LNaCl溶液浸泡24h,每隔6h振荡5min,然后捞出水洗至无Cl_,于110°C下烘干,即得改性沸石颗粒。
② 改性沸石颗粒对Pb2+、Zn2+、Ni2+的饱和吸附量在pH=5.0,吸附温度为25C,向浓度分别为l000mg/L的Pb2+、Zn2+、Ni2+溶液中分别加入1.0g改性沸石颗粒,吸附时间为6h,每隔lh于振荡器上振动3〜5min,然后测定溶液中Pb2+、Zn2+、Ni2+的浓度。结果由表4-58可知,改性沸石颗粒对PW+、Zn2+、Ni2+的饱和吸附量大小为Pb2+>Zn2+>Ni2+。
表4-58改性沸石颗粒对Pb2+、Zn2+、Ni2+的饱和吸附量单位:mg/g

吸附剂 Pb2+ Ni2+ Zn2+
改性沸石颗粒 105.2 67.5 58.6

③pH值对Pb2+、Zn2+、Ni2+去除率的影响。控制改性沸石颗粒的比表面积为1100m2/g,吸附时间为6h,在25°C下,取浓度为40mg/L的Pb2+、Zn2+、Ni2+溶液各50mL,分别加入50mg改性沸石颗粒,考察不同PH值对Pb2'Zn2+、Ni2+去除率的影响。
结果由表4-59可知:pH<4.0时,Pb2+、Zn2+、Ni2+的去除率较小,改性沸石颗粒对Pb2+、Zn2+、Ni2+的吸附量较小,不利于吸附;当PH>4.0时,改性沸石颗粒对Pb2+、Zn2+、Ni2+的吸附增加,Pb2+、Zn2+、Ni2+的去除率显著增加;当PH>6.0时,Pb2+、Zn2+、Ni2+去除率接近1并开始出现沉淀。因此,pH值应在4.0〜6.0之间,本试验选择pH值为5.0,浓度分别为40mg/L的Pb2+、Zn2+、Ni2+溶液经改性沸石颗粒吸附后,其Pb2+、Zn2+、Ni2+去除率均大于98%。