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沸石的改性及其對氨氮與重金屬的吸附研究

所屬分類:行業資訊  發布時間:2023-01-06

近年來,以提高沸石礦物的離子交換性能、強化其去除氨氮和重金屬的能力、擴展其應用范圍為目的的沸石物理化學改性研究,已成為國內外研究開發的熱點和前沿課題。 本文在綜述國內外沸石改性研究現狀的基礎上,對天然沸石的改性進行了深入研究。研究了沸石的單一改性,進而研究了沸石的組合改性,并開展改性沸石吸附交換去除水中氨氮和三種重金屬離子的研究,探討了改性沸石交換吸附的機理,為天然沸石的開發和再加工提供理論依據。 

實驗結果表明,天然沸石經“鹽+酸+高溫”組合改性處理后得到的改性沸石對氨氮及三種重金屬的去除效果在幾種改性方法中均最優。具體的組合改性方法是將天然沸石經NaCl處理后洗滌干凈,再用HCl處理,最后在450℃下焙燒得到改性沸石。 利用比表面積測定、陽離子交換量測定、掃描電鏡、X-射線衍射法和傅里葉紅外光譜法五種不同測試手段全面分析了改性前后沸石的理化性質,從微觀上展示了天然沸石和改性沸石的各方面區別。沸石的X-射線衍射圖譜表明該沸石由72%的斜發沸石組成,并包含一部分的石英及云母等礦石類物質,經“鹽+酸+高溫”改性的沸石成分并沒有發生太大的改變,但是改性后鈉離子的特征峰遠遠高于其它特征峰,說明鹽改性對天然沸石作用明顯;改性后的沸石的比表面積有很大程度上的提高,從14.20m~2/g提高到38.65m~2/g,酸改性帶走了孔徑中的部分雜質,使孔徑也相對增加;掃描電鏡顯示的天然沸石和改性沸石的表面形態可看出“鹽+酸+高溫”改性使天然沸石的表面形態變得更疏松且更有層次,有利于更好的吸附;陽離子交換量結果顯示,天然沸石的陽離子交換量為2.81±0.19mmol/g,而改性后的沸石陽離子交換量為3.38±0.25mmol/g;傅里葉紅外光譜法主要分析了沸石的有機化合鍵的改變,發現改性沸石的結合水變化明顯,該變化主要來自于高溫改性。 

在“鹽+酸+高溫”方法改性后的沸石對氨氮、銅離子、鎘離子和鉛離子的飽和吸附量分別從4.01mg/g、5.71mg/g、5.95mg/g和12.62mg/g提高到了8.23mg/g、13.38mg/g、18.68mg/g和40.97mg/g,提高倍數分別為2.05、2.34、3.12和3.25倍。


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