ob欧宝体育富网入口分子筛是一族含碱或碱土金属、具有连通孔道并呈架状结构的硅酸盐或硅铝酸盐矿物, 是天然分子筛(即ob欧宝体育富网入口矿)与人工合成分子筛的总称。其天然矿物由瑞典矿物学A.F.Cronstedt 于1756年研究铜矿时发现,从此便揭开了人类研究ob欧宝体育富网入口的序幕。由于ob欧宝体育富网入口矿具有大小固定且规整的孔道,且孔穴、孔径分布窄,只允许小分子物质进入孔穴,从而使ob欧宝体育富网入口具有分子筛的作用; 再加上ob欧宝体育富网入口分子筛具有阳离子交换、催化、耐酸耐热等特性,因此可去除水中氨氮及重金属离子、除氟、清除水面油污等,可达到较好的环境和经济效益。
在水环境污染治理中的应用进展
1、去除水中重金属离子
中国绝大多数城市的废水都不同程度存在重金属污染,虽浓度不高但会对人类造成极大伤害。ob欧宝体育富网入口分子筛的骨架结构中的平衡阳离子在孔穴中与晶格结合力很弱,易与溶液中钡、铜、镉、铅、锌等重金属发生离子交换反应,利用此特性可以有效去除废水中的重金属离子。研究了4Aob欧宝体育富网入口分子筛复合Fe3O4对Pb2+的吸附性能。
研究表明:在Pb2+初始质量浓度为200mg/L、pH为5、温度为30℃的条件下,对Pb2+去除率可达92.1%。利用13X分子筛去除废水中的Cr3+,在初始质量浓度为25mg/L、最佳pH为5的条件下,常温下对Cr3+去除率可达92.2%。通过机理分析可知,13X分子筛对Cr3+吸附符合Lang-muir等温线模型,吸附动力模型为Lagergren二级速率方程,控制速率步骤为颗粒内扩散。同时与阳离子交换树脂去除效果比较,13X分子筛吸附Cr3+平衡时间更短,去除率更高。利用粉煤灰制备出了Na型ob欧宝体育富网入口分子筛,探讨了废水中pH、重金属离子(Cd2+和Ni2+)浓度、吸附时间等对吸附效果的影响。
结果表明:在pH为6.0、较低废水质量浓度(100mg/L)、25℃下吸附2h的条件下,对2种重金属离子效果最好,可达99%;随着离子浓度增加,吸附容量增加,但去除率随之降低,对2种重金属离子均符合二级吸附速率模型。
2、去除水中氨氮
ob欧宝体育富网入口分子筛去除水中氨氮主要是由于NH4+与其晶格中K+、Na+、Ca2+发生的离子交换作用。
美国Rosement污水厂利用斜发ob欧宝体育富网入口进行离子交换处理水量为2260m3/d,水中氨氮去除率达95%以上。用正硅酸乙酯为硅源,P123为模板剂,采用水热晶化法直接合成出SBA-15分子筛,在最佳温度(25℃)条件下,吸附2mol/L氨氮2h的吸附量达40.44mg/g。
研究发现:ob欧宝体育富网入口分子筛对NH4+吸附速率为二级动力学方程;分子筛粒径较小,碱性或弱酸性条件下,氨氮去除率较高。由于ob欧宝体育富网入口分子筛的离子交换容量由硅铝比决定,就对硅铝比(SiO2与Al2O3物质的量比,下同)分别为25及50的2种ZSM-5ob欧宝体育富网入口分子筛对水中氨氮的吸附性能及影响因素进行了研究。结果表明,2种吸附等温线均符合Langmuir模型,硅铝比为25的分子筛比硅铝比为50的分子筛对氨氮的吸附量更大。研究发现,斜发ob欧宝体育富网入口去除废水中氨氮的同时,有机物也被有效去除,且有机物的存在提高了ob欧宝体育富网入口对氨离子的吸附量。
3、去除水中其他有害物
ob欧宝体育富网入口分子筛还可去除水体中磷、放射性物质、酚及油类、脱色、降氟污染物。有研究者用ob欧宝体育富网入口床模拟吸附滇池暴雨径流中磷的实验中,在前16h磷的去除率均达到50%。研究了焙烧、酸/碱溶液处理等方式活化对ob欧宝体育富网入口吸附甲基橙的效果,结果表明通过HCl处理后对甲基橙的脱色率达68.7%,是原ob欧宝体育富网入口的3倍;进一步负载TiO2,平衡吸附时间更长,达90min,且再生性好。