[发明专利]一种改性斜发沸石和制法及在去除废水中Pb离子的应用

说明书

本发明涉及一种改性斜发沸石和制法及在去除废水中Pb离子的应用，属于废水净化技术领域；改性斜发沸石属于人工合成低硅铝比斜发沸石，骨架硅铝比n（Si/Al）=4‑4.5；然后对其进行Na+交换和焙烧改性处理。制备得到的改性斜发沸石对Pb²⁺的饱和吸附容量高达185 mg/g；在其他金属离子大量存在的情况下，改性斜发沸石对Pb²⁺仍表现出很强的选择吸附性。本发明改性方法简单易行，吸附容量大、选择性强，大大提高了含Pb²⁺废水的处理效率。

技术领域

本发明涉及一种含重金属废水处理领域技术，特别是一种改性斜发沸石和制法及在去除废水中Pb离子的应用。

背景技术

随着经济的发展和进步，自然水体的重金属污染日益严重。而Pb是一种典型的重金属污染物之一，其主要来源为电镀、染料和电池生产等工业活动所产生的含Pb废水。在溶液环境中，Pb主要是以Pb²⁺的形态存在的，具有很强的生物毒性，进入水体后，会在人体中积累和富集，对人体健康造成严重的危害。目前，吸附法是去除溶液中Pb²⁺的主要方法之一。

沸石是由[SiO₄]四面体和[AlO₄]四面体通过共享氧原子而形成的三维空旷骨架材料，其中[SiO₄]四面体呈电中性，而[AlO₄]四面体有一个负电荷，因此沸石骨架整体带负电，骨架的负电荷需要位于孔道或笼中的阳离子来平衡，故沸石具有阳离子交换能力，适用于废水中有害金属阳离子的脱除。斜发沸石是较常见的沸石之一，拓扑结构属于HEU型沸石，它是一种具有三维孔道的碱金属铝硅酸盐，具有明显的片层状晶体结构，其孔道结构以十元环和八元环的形式存在。

大量研究表明斜发沸石是去除废水中Pb²⁺最有应用潜力吸附剂之一。然而，不同地域形成的天然斜发沸石，物相、硅铝比、阳离子组成均存在较大差异，因此对Pb²⁺的吸附量却有一定差异。Inglezakis V J等（[1] Desalination, 2007, 210(1-3): 248-256）采用希腊天然斜发沸石去除溶液中的Pb²⁺，发现天然斜发沸石对Pb²⁺的最大吸附量为33.8 mg/g；Inglezakis V J等（[2] Water Research, 2002, 36(11): 2784-2792）采用的天然斜发沸石对Pb²⁺的最大吸附量为 44.9 mg/g；Sharifipour F等（[3] International Journal ofEnvironmental Research, 2015, 9(3): 1001-1010）发现伊朗斜发沸石的最大吸附量为24.4 mg/g。综上，产自不同地区的天然斜发沸石除Pb²⁺性能上存在较大差异，而且普遍存在吸附量较低的缺点。此外，上述天然斜发沸石n（Si/Al）多在5-6之间，而欧洲专利EP0681991A1报道的人工合成的斜发沸石n（Si/Al）可以控制在4-4.5之间，较低的n（Si/Al）意味着更多的吸附位点，但目前仍未有关于人工合成的低硅铝比斜发沸石用于吸附Pb²⁺方面的专利报道，更无基于其改性方面的专利报道。

综上所述，天然斜发沸石矿存在组成差异较大、质量不可控、硅铝比高、Pb²⁺吸附容量低的缺点。吸附容量低意味着使用时吸附剂用量会增大，这势必会造成固废物增多；质量不一致意味着将会对水处理工艺和污水的指标带来不可预知的变化。因此开发质量稳定、可控、Pb²⁺吸附容量更高的斜发沸石类吸附剂对去除废水中Pb²⁺有着重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改性斜发沸石和制法及在去除废水中Pb离子的应用，克服现有天然斜发沸石吸附剂组成差异较大、质量不可控、硅铝比高（n（Si/Al）=5-6）、Pb²⁺吸附容量低的缺点。