酸碱改性沸石处理低浓度含Cd2+废水的研究

王代芝，刘娟敏

(湖北师范学院城市与环境学院，湖北 黄石 435002)

【试验研究】

酸碱改性沸石处理低浓度含Cd2+废水的研究

王代芝，刘娟敏

(湖北师范学院城市与环境学院，湖北 黄石 435002)

沸石作为一种水处理材料，具有吸附、离子交换与催化性能，可作为控制环境污染的经济、高效和环境友好的材料。本文探讨了利用改性沸石处理低浓度含Cd2+废水的影响因素，主要包括处理时间、改性沸石用量、pH值、废水浓度和温度。试验结果表明，用0.5mol/L NaOH改性的沸石1.0g处理100.0mL Cd2+质量浓度为10.93mg/L的废水50min，最高去除率达到99.20%，此时Cd2+剩余浓度为0.09mg/L，处理效果达到污水综合排放质量浓度(≤0.1mg/L)要求。废水浓度和温度对处理效果的影响不是很大。

改性沸石；含Cd2+废水；处理

环境中的镉(Cd)主要来源于镉矿床的开采以及有色金属冶炼、电镀、玻璃、陶瓷、油漆、制药、化纤等工业排放的“三废”物质。

1 试验

1.1 改性沸石的制备

取一定的天然沸石，用水冲洗数次以去除可溶性杂质，在105℃下烘干4h，备用。

NaOH改性： 称取适量的沸石于烧杯中，加入2mol/L的NaOH浸泡沸石，50℃水浴加热4h，去除上清液，用去离子水洗涤改性沸石多次，在105℃下烘干4h，备用。

酸改性方法： 称取适量的沸石于烧杯中，分别用2mol/L盐酸、2mol/L硫酸浸泡24h得到盐酸改性、硫酸改性沸石。去除上清液，用去离子水洗涤改性沸石多次，在105℃下烘干4h，备用。

1.2 试验方法

在250.0mL烧杯中加入100.0mL含Cd2+废水(Cd2+浓度为10.93mg/L，废水pH值为中性)和1.0g改性沸石，置于电动搅拌机上以110r/min的转速搅拌一定时间。取适量滤液用火焰原子吸收分光光度计法(波长为228.8nm)测定滤液的吸光度，得出处理后废水中Cd2+的浓度。

2 结果与讨论

2.1 改性剂对Cd2+去除效果的影响

分别配制2.0mol/L的NaOH、HCl、H2SO4三种溶液，称取3g人造沸石于烧杯中，分别加入NaOH、HCl、H2SO4溶液至200mL，在水浴锅中50℃水浴加热4h，去除上清液，并用去离子水洗涤多次改性沸

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石，在105℃下烘干，获得3种改性沸石。

分别称取改性沸石各1.0g于3个烧杯中，各加入100.0mL含Cd2+废水，在转速为110r/min下搅拌30min，取适量滤液用火焰原子吸收分光光度计法测定滤液的吸光度，测定结果见图1。

图1 改性剂对Cd去除效果的影响

由图1可以看出，经2.0mol/L的NaOH改性的沸石处理含Cd2+废水效果较好，H2SO4改性沸石处理效果较差，后面试验所用的沸石均为NaOH改性。

2.2 改性剂浓度对Cd2+去除效果的影响

称取3份1.0g经0.5、1.0、2.0mol/L NaOH改性的沸石于3个烧杯中，各加入100.0mL水样，在转速为110r/min下搅拌30min，取适量滤液用火焰原子吸收分光光度计法测定滤液的吸光度，测定结果见图2。

图2 改性剂浓度对Cd2+去除效果的影响

由图2可以看出，不同浓度的改性剂对水中Cd2+去除率无较大差别，后面的试验所用的沸石均是经0.5mol/L的NaOH改性的沸石。

2.3 处理时间对Cd2+去除效果的影响

分别称取1.0g改性沸石于6个烧杯中，各加入100.0mL水样，在转速为110r/min下分别搅拌10、20、30、40、50、60min，取适量滤液用火焰原子吸收分光光度计法测定滤液的吸光度，测定结果见图3。

由图3可以看出，处理时间对废水中Cd2+去除效果无太大区别，在30min内Cd2+去除率达到较高点，去除率达到99.1%，后面的试验的处理时间定为30min。

2.4 吸附剂用量对Cd2+去除效果的影响

图3 处理时间对Cd去除效果的影响

分别称取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0g改性沸石于6个烧杯中，各加入100.0mL水样，在转速为110r/min下搅拌30min，取适量滤液用火焰原子吸收分光光度计法测定各滤液吸光度，测定结果见图4。

图4 改性沸石用量对Cd2+去除效果的影响

由图4可看出，随着改性沸石用量的增加，水中Cd2+去除率呈上升趋势，当沸石用量≥1.0g时，去除率达到99%以上，水中Cd2+的剩余浓度≤0.1mg/L，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》最高允许排放质量浓度，后面的试验用的改性沸石用量为1.0g/100mL。

2.5 废水pH值对Cd2+去除效果的影响

在7个烧杯中各加入100.0mL水样，用浓度均为10mol/L的HCl和NaOH调节pH值分别为3.35、4.34、5.19、6.34、7.84、8.40、9.95，再分别加入1.0g改性沸石，在转速为110r/min下搅拌30min，取适量滤液用火焰原子吸收分光光度计法测定各滤液吸光度，测定结果见图5。

由图5可以看出，随着pH值的增加，水中Cd2+去除率呈显著的上升趋势，当pH值=9.95时，去除率达到99.2%以上。

2.6 废水中Cd2+浓度对Cd2+去除效果的影响

图5 废水pH值对Cd去除效果的影响

分别称取1.0g改性沸石于6个烧杯中，各加入100.0mL浓度为10.93、13.17、14.52、15.88mg/L的含Cd2+废水，在转速为110r/min下搅拌30min，取适量滤液用火焰原子吸收分光光度计法测定各滤液吸光度，测定结果见图6。

图6 废水中Cd2+浓度对Cd2+去除效果的影响

由图6可以看出，废水中Cd2+浓度对水中Cd2+去除率无很大差别，这是因为这些废水中Cd2+的浓度均不是很大，实际操作中须先将高浓度的含Cd2+废水进行预处理，降低废水中Cd2+的浓度，再进行物理吸附处理。

3 结论

(1) 本试验采用物理化学法吸附法，利用丰富廉价的沸石作为吸附材料，提高了含Cd2+废水处理效果。

(2) 处理100.0mL Cd2+质量浓度为10.93mg/L的含Cd2+废水，需用经NaOH(0.5mol/L)改性的沸石1.0g，pH值中性，常温下搅拌(110r/min)30min，废水中Cd2+去除率最高可达99.2%，剩余浓度是0.09mg/L，低于GB8978-1996《国家污水综合排放标准》的最高允许排放质量浓度。

(3) 废水中Cd2+的浓度对废水中Cd2+的去除率无很大的影响，当Cd2+浓度为10.9mg/L左右时，改性沸石对废水中Cd2+的吸附效果较好。

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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