分子筛去除水中Pb、Cd、Cu离子的研究

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吸附法处理含重金属废水是近年来污水治理的热点课题之一。拓宽吸附剂的原料范围,寻找吸附大、选择性高以及降低生产成本仍是促进吸附技术实用化的努力方向。本论文以废水中常见的且危害较严重的重金属离子为处理对象,研究了13X分子筛和NaY分子筛对pb2+、Cd2+、Cu2+离子的吸附性能。 本论文采用人工合成的13X型和NaY型分子筛为吸附剂,系统研究不同温度下水中pb2+、Cd2+和Cu2+在分子筛上的吸附,讨论了pb2+、Cd2+和Cu2+共存条件下的竞争吸附,并考察了水中存在的Na+、Mg2+、Ca2+等离子对分子筛吸附去除重金属的影响;通过研究不同温度、干扰离子等条件对pb2+、Cd2+、Cu2+在13X型与NaY分子筛上的吸附性能影响,确定吸附过程的最优化条件;从吸附热力学角度,系统分析比较了13X型和NaY型分子筛对pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附行为。 静态吸附实验表明13X型与NaY型分子筛对pb2+、Cd2+和Cu2+的吸附行为均符合Langmuir模型;热力学分析显示13X型与NaY型分子筛对pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附行为均为自发的吸附过程;吸附作用力是一种典型化学作用力,属吸热反应,故吸附量随温度的升高而不断增加。 Na+、Mg2+、Ca2+等阳离子存在时,对分子筛吸附重金属的效果产生一定的不利影响,其中Mg+、Ca2+对吸附效果影响较大,Na+对三种重金属的去除影响较小。 研究了三种金属离子之间的竞争吸附行为。由于分子筛直径介于Pb2+、Cd2+、Cu2+的水合离子直径与自由离子直径之间,因此易于失去水分子的Pb2+离子优先被分子筛吸附,其次是Cd2+,Cu2+。论证了分子筛的有效直径与分子的动力学直径的匹配性是影响吸附质分子吸附、扩散的主导因素。 以Al2O3为粘结剂把13X型分子筛粉末成型,对Cu2+溶液进行分子筛固定床动态吸附研究,表明颗粒状分子筛的动态吸附与粉末状的静态吸附行为一致。
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