酸堿改性沸石處理低濃度含Cd2+廢水的研究

王代芝，劉娟敏

(湖北師范學院城市與環境學院，湖北 黃石 435002)

【試驗研究】

酸堿改性沸石處理低濃度含Cd2+廢水的研究

王代芝，劉娟敏

(湖北師范學院城市與環境學院，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，可作為控制環境污染的經濟、高效和環境友好的材料。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，主要包括處理時間、改性沸石用量、pH值、廢水濃度和溫度。試驗結果表明，用0.5mol/L NaOH改性的沸石1.0g處理100.0mL Cd2+質量濃度為10.93mg/L的廢水50min，最高去除率達到99.20%，此時Cd2+剩余濃度為0.09mg/L，處理效果達到污水綜合排放質量濃度(≤0.1mg/L)要求。廢水濃度和溫度對處理效果的影響不是很大。

改性沸石；含Cd2+廢水；處理

環境中的鎘(Cd)主要來源于鎘礦床的開采以及有色金屬冶煉、電鍍、玻璃、陶瓷、油漆、制藥、化纖等工業排放的“三廢”物質。

1 試驗

1.1 改性沸石的制備

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

NaOH改性： 稱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，置于電動攪拌機上以110r/min的轉速攪拌一定時間。取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計法(波長為228.8nm)測定濾液的吸光度，得出處理后廢水中Cd2+的濃度。

2 結果與討論

2.1 改性劑對Cd2+去除效果的影響

分別配制2.0mol/L的NaOH、HCl、H2SO4三種溶液，稱取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。

分別稱取改性沸石各1.0g于3個燒杯中，各加入100.0mL含Cd2+廢水，在轉速為110r/min下攪拌30min，取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計法測定濾液的吸光度，測定結果見圖1。

圖1 改性劑對Cd去除效果的影響

由圖1可以看出，經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，后面試驗所用的沸石均為NaOH改性。

2.2 改性劑濃度對Cd2+去除效果的影響

稱取3份1.0g經0.5、1.0、2.0mol/L NaOH改性的沸石于3個燒杯中，各加入100.0mL水樣，在轉速為110r/min下攪拌30min，取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計法測定濾液的吸光度，測定結果見圖2。

圖2 改性劑濃度對Cd2+去除效果的影響

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

2.3 處理時間對Cd2+去除效果的影響

分別稱取1.0g改性沸石于6個燒杯中，各加入100.0mL水樣，在轉速為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法測定濾液的吸光度，測定結果見圖3。

由圖3可以看出，處理時間對廢水中Cd2+去除效果無太大區別，在30min內Cd2+去除率達到較高點，去除率達到99.1%，后面的試驗的處理時間定為30min。

2.4 吸附劑用量對Cd2+去除效果的影響

圖3 處理時間對Cd去除效果的影響

分別稱取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0g改性沸石于6個燒杯中，各加入100.0mL水樣，在轉速為110r/min下攪拌30min，取適量濾液用火焰原子吸收分光光度計法測定各濾液吸光度，測定結果見圖4。

圖4 改性沸石用量對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，當沸石用量≥1.0g時，去除率達到99%以上，水中Cd2+的剩余濃度≤0.1mg/L，達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》最高允許排放質量濃度，后面的試驗用的改性沸石用量為1.0g/100mL。

2.5 廢水pH值對Cd2+去除效果的影響

在7個燒杯中各加入100.0mL水樣，用濃度均為10mol/L的HCl和NaOH調節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法測定各濾液吸光度，測定結果見圖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，當pH值=9.95時，去除率達到99.2%以上。

2.6 廢水中Cd2+濃度對Cd2+去除效果的影響

圖5 廢水pH值對Cd去除效果的影響

分別稱取1.0g改性沸石于6個燒杯中，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法測定各濾液吸光度，測定結果見圖6。

圖6 廢水中Cd2+濃度對Cd2+去除效果的影響

由圖6可以看出，廢水中Cd2+濃度對水中Cd2+去除率無很大差別，這是因為這些廢水中Cd2+的濃度均不是很大，實際操作中須先將高濃度的含Cd2+廢水進行預處理，降低廢水中Cd2+的濃度，再進行物理吸附處理。

3 結論

(1) 本試驗采用物理化學法吸附法，利用豐富廉價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+質量濃度為10.93mg/L的含Cd2+廢水，需用經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99.2%，剩余濃度是0.09mg/L，低于GB8978-1996《國家污水綜合排放標準》的最高允許排放質量濃度。

(3) 廢水中Cd2+的濃度對廢水中Cd2+的去除率無很大的影響，當Cd2+濃度為10.9mg/L左右時，改性沸石對廢水中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