硅烷化改性沸石對重金屬離子的吸附性能

摘要：制得一種用于重金屬廢水處理的新型硅烷化改性沸石吸附劑,成本低、效果顯著(zhù)且穩定。通過(guò)對改性沸石表征,分析了改性對沸石結構的影響。結果表明,改性一定程度降低了原沸石的晶體特征,但基本上保持了其結構組成;硅烷化改性成功地在沸石上接枝了氨基。對硅烷化沸石的特性研究,得出硅烷化沸石對Ni2+、Cu2+、Zn2+和Pb2+吸附最佳投加量為1、1、1.6和0.6 g/L,且此時(shí)對4種離子的去除率也較好;吸附動(dòng)力學(xué)研究得出,其吸附過(guò)程可用二級動(dòng)力學(xué)方程較好地擬合;吸附達到平衡時(shí),4種金屬離子的平衡吸附量分別為11.23、17.41、15.45和59.42 mg/g;硅烷化沸石對金屬離子的吸附行為更符合Langmuir模型,為化學(xué)吸附;在酸性條件下(pH=2~6),硅烷化沸石仍保持一定的吸附能力,具有一定的耐酸性。

重金屬污染不僅對水生生物和人類(lèi)有嚴重毒性，造成生物富集，引發(fā)各種疾病及機體功能的紊亂，而且在工業(yè)廢水處理中也會(huì )造成系統功能的紊亂甚至崩潰。吸附法因具有成本低廉、適于大規模應用等優(yōu)點(diǎn)，普遍用于處理重金屬污染廢水；尋找與合成低成本無(wú)二次污染的高效吸附材料是近年來(lái)吸附法研究與發(fā)展的主要趨勢、天然沸石因其獨特吸附性能，結合其離子交換、分子篩選、易改性等特征，作為重金屬離子吸附劑及其改性的研究引起了諸多科研者的關(guān)注。

然而目前，大多數研究是針對熱改性、酸堿改性和鹽改性。有機改性相較而言，具有耐酸、穩定性強等優(yōu)點(diǎn)。本研究針對沸石表面含有硅羥基的特性，應用有機無(wú)機雜化材料的合成原理，用硅烷化方法改性天然沸石。對其結構變化過(guò)程進(jìn)行表征，并從投加量、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和LD等方面對其吸附性能作了研究。

1材料與方法

1.1實(shí)驗材料與儀器

天然沸石（產(chǎn)自浙江麗水，100目）；3-氨丙基三甲氧基硅烷（APES，AR，美國Aldrich公司）等。RJX-4-13型控溫馬弗爐（上海諾丁科學(xué)器材有限公司）；SHA-C型水浴恒溫振蕩器（江蘇金壇市宏華儀器廠(chǎng)）；DZF-6020型真空干燥箱（上海迅博實(shí)業(yè)有限公司）;Quanta 400F熱場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電鏡（美國康塔）；EQUINOX 55型傅里葉變換紅外光譜（德Bruker）；D/MAX-III型X射線(xiàn)（粉末）衍射儀（日本理學(xué)電機）；Vario EL型元素分析儀（德國EL-ementar公司）；Z-5000型原子吸收分光光度計（日本日立）等。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

1.2材料制備及表征

取6g研磨過(guò)篩的天然沸石于馬弗爐中，700°下煅燒3h，冷卻至室溫；加一定濃度的鹽酸，90°下恒溫4h，離心分離，洗凈，加10%的草酸溶液，室溫下攪拌過(guò)夜，離心分離，洗滌、120°下烘干，備用。

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