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改性沸石處理水污染

發布時間:2019-05-27     瀏覽次數:3336

當前國內的污水處理成本高、效率低,許多企業為了自身的生存,不得不以犧牲環境為代價,造成了我國水資源的惡化。尋找一種廉價的污水處理材料,降低污水的處理成本,提高凈化效率,已成為污水處理領域亟待解決的問題。我國沸石礦產資源十分豐富,總儲量居世界前列,通過研究我們可看出用改性沸石作為污水處理材料,具有以下諸多優點

(1)儲量豐富,價廉易得;

(2)制備方法簡單;

(3)可去除水中無機和有機污染物;

(4)具有較高的化學和生物穩定性;

(5)容易再生。

改性沸石處理廢水

在我國沸石在環保方面的開發利用與國外先進國家相比要晚的多。目前,我國沸石礦產資源的開發僅限于初級產品"并且多數僅處于試驗研究階段,復合材料和深加工產品還屬于起步階段,為此,我國應加強沸石在污水處理方面的應用研究,開發出價廉物美的新產品,并盡快將其轉化為工業生產力,以適應社會發展的需要,使廉價的沸石在環保行業發揮更大的作用,可以預言改性沸石將是取代傳統廢水處理材料的一個理想選擇,必將得到廣泛的應用。

1、改性沸石處理廢水

改性沸石處理廢水中的重金屬離子工業廢水中的重金屬離子對環境的污染極大。沸石本身具有陽離子交換能力,改性后的沸石對陽離子的吸附能力更加突出。采用沸石處理工業廢水中的重金屬離子效果明顯,且有利于重金屬離子的回收利用。

采用稀無機酸(HCI、H2SO4、HNO3)改性天然沸石,試驗表明改性后能增強其吸附性能。將改性后天然沸石用于處理Cr6+和Zn2+初始質量濃度皆為17-32mg/L的電鍍廢水,可使出水中重金屬離子Cr6+、Zn2+濃度低于國家排放標準,沸石經鹽酸和氯化鈉混合液解吸再生后可重復使用,處理成本為1元/t左右。研究了CL-、F-共存時,NaCl改性的Na型斜發沸石對廢水中Cu2+交換量及廢水深度凈化率的影響規律。實驗結果表明,經NH4CL預處理,NaCl改性的Na型斜發沸石深度凈化工業廢水中Cu2+時,Cu2+的初始質量濃度為20mg/L和40mg/l時,可以忽略cl-、f-共存陰離子及其在溫度變化不大時對Na+和Cu2+水熱交換量的影響,廢水的Cu2+去除率可達97%以上,而Na型沸石的陽離子交換率僅達8%,因此在工業廢水的治理中na型斜發沸石有很好的應用價值。將天然沸石經用hcl及干燥等改性處理后,表面積明顯增加,從而提高了它的吸附能力,并對改性沸石處理含鉛廢水進行了試驗研究。結果表明,在廢水pH值為4-12、Pb2+,質量濃度為0-100mg/l,范圍內,按n(鉛):n(改性沸石)=1:200投加改性沸石進行處理,鉛去除率在98%以上。將天然沸石進行處理制備出多孔質改性沸石顆粒%。在靜態條件下,研究了改性沸石顆粒對Pb2+初始質量濃度為40mg/l、Zn2+初始質量濃度為40mg/L、Ni2+初始質量濃度為40mg/l的混和溶液的吸附效果及條件。此外對含pb2+、zn2+、ni2+質量濃度分別為31.8mg/l、28.4mg/l、25.1mg/l的電鍍廢水進行處理,結果表明,經改性沸石顆粒吸附后,廢水中pb2+、zn2+、ni2+的濃度低于國家排放標準。

改性沸石處理廢水中的含氧酸陰離子工業廢水中有大量的有害物質以陰離子的形式存在,但是天然沸石吸附水溶液中的陰離子性能極差,可通過沸石改性增強其對陰離子的吸附能力,擴展沸石在廢水處理中的應用。

用溴化十六烷基三甲基銨(HDTMA)改性沸石,研究了制備HDTMA改性有機沸石的適宜條件及其對吸附重鉻酸根陰離子性能的影響。結果表明,在25℃、ph為6、有機沸石投加質量濃度25mg/l條件下,可使水中初始質量濃度為10mg/l的重鉻酸根陰離子的去除率達到98%。通過x-衍射以及繪制平衡吸附等溫曲線,探討了有機沸石的結構及其吸附機理。采用HDTMA對Ca型沸石進行了改性。結果表明,最適合的改性溫度為30℃,改性劑HDTMA溶液質量分數為1.5%。另外考察了ph、改性沸石用量及振蕩時間對HDTMA改性沸石吸附去除水中鉻酸鹽效果的影響。結果表明,ph對吸附沒有顯著影響,隨著改性沸石用量的增加$振蕩時間的延長,鉻酸鹽的去除率升高。HDTMA改性Ca型沸石對水中鉻酸根離子的等溫吸附曲線呈雙“s”型。

2、改性沸石處理廢水中的有機物

改性沸石處理有機物廢水的應用前景廣泛。改性沸石可以作為凈水劑,吸附飲用水中的有機物。根據城市供水行業2000年技術進步發展規劃,2000年后第一、二類自來水公司將增加多項有機污染物控制指標,尤其在氯化物中將增加二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、三溴甲烷、對二氯苯、六氯苯等項目,要求總量控制在1ug/l。二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烷、四氯乙烷、三溴甲烷都是極性小分子或較小分子的有機化合物屬于沸石易吸附物質之列。天然水中的腐殖酸是帶有芳香族環基本結構的高分子有機酸(相對分子質量6003000),由于它們的分子較大,不可能進入沸石孔隙"但這類分子帶有-COOH、C=O、-Nh2等強極性官能團,因而能被吸附在沸石的外表面除去。其他一些有機污染物如酚類、苯胺、苯醌等多為極性分子,分子直徑適中,可以被沸石吸附。采用HDTMA制備改性沸石"研究了改性沸石吸附水中有機物的影響因素。結果表明改性沸石對2,4-二氯苯酚具有很好的的吸附效果。用天然沸石礦粉與優質煤粉按一定的比例混勻,擠壓成型后"燒制成具有一定強度的多孔改性沸石顆粒,用于吸附處理染液和印染廢水,得到了較好的脫色效果,特別是與堿式氯化鋁混凝劑合用處理效果更佳,脫色率達到89.9%。用十六烷基三甲銨(CTMAB)改性天然沸石,探討了改性的適宜條件,研究了天然沸石類型、表面活性劑種類及其濃度對改性沸石吸附處理水中苯酚性能的影響。結果表明,CTMAB改性沸石在pH=8.0,投加質量濃度為20g/l條件下,吸附處理苯酚初始質量濃度為50mg/l的廢水,苯酚去除率為39.76%,性能較相應的天然沸石好得多。通過x-衍射分析等手段探討了CTMAB改性沸石的結構及其吸附機理。

3、改性沸石的再生方法(可查看經驗:沸石人工濕地系統中沸石再生方法介紹

根據改性沸石處理廢水的成分的不同,其再生方法也不同,常用的再生方法有:

(1)吸附了廢水中重金屬離子的改性沸石,用鹽酸濃縮回收其吸附的重金屬離子,再用堿液再生改性沸石;

(2)吸附了廢水中的含氧酸陰離子的改性沸石可用酸或鹽溶液洗脫再生;

(3)處理廢水中有機物的改性沸石,可通過灼燒,再用惰性氣體的反向吹掃等方式來實現再生。

這些再生方法簡便易行,處理成本大大降低。

綜上所述,沸石應用于水處理中還是比較新的技術,所以還存在以下問題:

(1)在確定影響吸附效果的因素(如pH值、離子強度、有機物初始濃度、沸石用量、吸附的陰、陽離子等)、對沸石吸附去除各種污染物的性能、最佳吸附條件、吸附過程機理以及吸附有機物的脫附方法等方面還需做大量的研究工作;

(2)目前對于沸石及改性后的沸石在污水處理中的應用及其作用機理、規律和影響因素的研究,國內外學者已作了一些報道。但這些研究絕大多數還僅局限于實驗室規模,且大多是用來處理水溶液"對于實際廢水中污染物的吸附處理研究的還較少,造成這種狀況的主要原因是因為實際污水來源不同,成分復雜,用來處理廢水的沸石必須進行有針對的改性"而且在處理實際污水時的條件和再生條件也需要研究,因此限制了改
性沸石在廢水處理領域的快速推廣。

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