颗粒13X分子筛复合材料去除水中Cu^(2+)的机理及共存Pb^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)的影响研究

制备了颗粒13X分子筛复合材料,将其装填为固定床,探究复合材料去除水中Cu^(2+)的机理及共存重金属离子Pb^(2+)、Cd^(2+)和Zn^(2+)对复合材料固定床去除Cu^(2+)性能的影响。结果表明,在进水流速为150 mL·min^(-1)、Cu^(2+)浓度为100 mg·L^(-1)的条件下,固定床运行23.5 h后,Cu^(2+)达到穿透点,复合材料对Cu^(2+)的饱和富集量为1.58 mmol·g^(-1)(铜含量达10.03%)。颗粒13X分子筛复合材料去除Cu^(2+)的机理主要包括离子交换吸附和表面沉淀。Cu^(2+)-Pb^(2+)、Cu^(2+)-Cd^(2+)和Cu^(2+)-Zn^(2+)二元体系的运行结果表明,Pb^(2+)、Cd^(2+)和Zn^(2+)的共存分别使Cu^(2+)的穿透时间提前了34.0%、40.4%和53.6%,进出水中Cu^(2+)浓度相等时复合材料对Cu^(2+)的富集量分别降低到0.28 mmol·g^(-1)、1.08 mmol·g^(-1)和1.55 mmol·g^(-1),影响强弱顺序为Pb^(2+)>Cd^(2+)>Zn^(2+)。水合离子直径和水合能越小、电负性越大的共存重金属离子,对复合材料去除Cu^(2+)产生的不利影响越强。

13X分子筛/凹凸棒土颗粒型复合材料吸附Zn2+的研究

以13X分子筛和天然黏土矿物凹凸棒土为原料,制备了13X分子筛/凹凸棒土颗粒型复合材料,并借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等对复合材料结构与形貌进行表征,考察了不同煅烧温度及不同Zn2+浓度条件下13X分子筛/凹凸棒土颗粒型复合材料对水中Zn2+的吸附行为。结果表明,煅烧温度为550℃时,所制复合材料孔隙结构发达且抗压强度高、吸附性能好;吸附过程符合拟二级动力学,等温吸附实验数据符合Langmuir模型,复合材料对Zn2+的最大吸附量可达99.01mg·g-1;吸附速率的主要控制步骤为颗粒内扩散,此外,吸附过程中同时存在离子交换和化学沉淀。

13X分子筛复合材料固定床富集水中Ni(Ⅱ)的影响因素及机理

以研发的13X分子筛复合材料填充固定床富集水中的Ni(Ⅱ),考察了进水Ni(Ⅱ)浓度、流速和pH对固定床富集Ni(Ⅱ)性能的影响,探讨了复合材料富集Ni(Ⅱ)的机理。结果表明,在进水流速为150 mL·min^(-1)、Ni(Ⅱ)浓度为100 mg·L^(-1)、pH为(6.4±0.1)的条件下,固定床运行7.19 h后达到穿透点,穿透点前出水Ni(Ⅱ)的浓度接近0 mg·L^(-1),达到铜、镍、钴工业污染物排放标准GB 25467-2010;运行17.00 h后达到饱和点,此时复合材料中镍的百分含量为6.51%,达到四级品镍精矿的质量标准。进水的Ni(Ⅱ)浓度为50~200 mg·L^(-1)、流速为150 mL·min^(-1)、pH为4.0~6.4时,复合材料对Ni(Ⅱ)的饱和富集量稳定在1.08~1.12 mmol·g^(-1)范围内。13X分子筛复合材料富集水中Ni(Ⅱ)的机理包括离子交换、表面配位及表面沉淀,其中离子交换为主要作用,表面配位及表面沉淀的作用次之。

颗粒13X分子筛固定床对水中Zn^(2+)的去除

以粉末13X分子筛为原料、凸凹棒土为粘合剂制备了颗粒13X分子筛复合材料,采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、比表面积分析仪等对其形貌和结构进行表征,研究了颗粒13X分子筛固定床对Zn^(2+)的去除及其机理。结果表明,颗粒13X分子筛具有微孔-介孔-大孔的多级孔结构,BET比表面积达442. 95 m^2·g^(-1),仍保留了粉末13X分子筛的晶相结构;颗粒13X分子筛固定床除Zn^(2+)的机理主要为离子交换吸附和化学沉淀作用,并且穿透点出水pH在7左右,吸附饱和后材料中锌的含量为9. 75%;颗粒13X分子筛固定床中去除Zn^(2+)的过程符合Thomas模型,不同流速下对Zn^(2+)的平衡吸附量为1. 36～1. 81 mmol·g^(-1)。