粉煤灰钾基沸石对铜离子的吸附研究.pdf

1、2 0 1 3N O 4粉煤灰综合利用F L YA S HC O N 哩嗵江皿N S I V EU T I Z A T I o N粉煤灰钾基沸石对铜离子的吸附研究木A d s 唧6 o fC o p p e rI o 璐b yn yA s hP c 恤辎i 岫一b 舔e dz e 0 U t e程婷1，陈晨2，王志良3，韩承辉1，谢伟芳1(1 江苏城市职业学院城市科学系，江苏南京2 1 0 0 1 7；2 江苏科技大学生物与化学工程学院，江苏镇江2 1 2 0 1 8；3 江苏省环境科学研究院环境工程重点实验室，江苏南京2 1 0 0 3 6)摘要：利用粉煤灰合成的钾基沸石为吸附材料吸附重金属

2、c u“，考察沸石吸附剂量、初始p H 值、反应温度和时间对C u 2+去除效果的影响。结果表明：沸石投加量对C u 2+去除效果影响显著。随着沸石投加量的不断增大，C u“去除率不断提高，而饱和吸附量逐渐减小。过酸性条件不利于沸石吸附c u“；反应温度影响沸石吸附C u“的速率。温度越高，吸附达到平衡的时间越短。沸石对C u 2+的吸附为单分子层吸附，吸附过程符合【丑n g m u i r 吸附等温式。准二级反应动力学方程能很好的描述钾基沸石对C u“的吸附行为。关键词：铜离子；粉煤灰；钾基沸石；吸附中图分类号：r Q 6 4 9 4+5，x 7 7 3文献标识码：A文章编号：1 0 0 5

3、-8 2 4 9(2 0 1 3)0 4 舢6 0 4随着冶金、电镀、印染等工业的发展，其废水的排放使得不少地区生活用水中的含铜量增加，对人体健康产生极其不利的影响。我国对含铜废水排放标准有严格的规定，一级排放标准要求水中铜含量 1。利用用L a n g m u i r 吸附等温式和F r e u n d l i c h 吸附等温式对吸附数据进行线性拟合，拟合见表l。表1钾基沸石对C u 2+的吸附等温线拟合结果由表1 可见，粉煤灰钾基沸石吸附C u 2+的过程更符合【舯g I n u i r 吸附等温式，与F r e 瑚m i c h 等温式的符合较差，说明钾基沸石对C u 2+的吸附为单分

4、子层吸附。2 5 吸附动力学对于一般的固液吸附过程而言，通常采用准一级和准二级动力学方程来进行动力学拟合。准一级动力学方程为式(7)。警K l(Q。_ Q t)(7)Q。表示t 时刻的吸附量(m g g)，Q。表示准一级动力学模型的平衡吸附量(m g g)，K。为准一级动力学模型的吸附平衡速率常数(1 m i n)。考虑边界条件：t=0 时，Q。=0；t=t 时，Q。=Q。，积分可得式(8)。l o g(Q。一Q。)=l o g Q。一(K。2 3 0 3)t(8)准二级动力学方程为式(9)。警_ K 2(Q。_ Q t)2(9)K：为准二级动力学模型的吸附平衡速率常数8 g(m g m i

5、n)，积分可得式(1 0)。乞Q。=1(K 2 Q。2)+(Q。)(1 0)表2 动力学方程拟合结果注：Q c，o x p 为买验值，Q e，c a l 为准二级动力学方程计算僵。比较表2 中各个方程拟合的相关系数(R 2)可知，准二级动力学方程对钾基沸石吸附C u 2+的方程有很好的描述(R 2 O 9 9)，而准一级动力学方程的拟合程度较差。准一级动力学方程的局限性在于一级模型作图前需通过实验确定Q e，但在实际吸附过程中不可能准确测定其平衡吸附量。准二级动力学方程包含了吸附的所有过程，能够真实反映粉煤灰钾基沸石对c u 2+的吸附行为。3 结论(1)不同粉煤灰基钾沸石的投加量对C u 2

6、+去除率影响显著。当C u 2+初始浓度为1 3 0m g L，初始p H 为7，反应时间为5 h，沸石投加量为4g L 时，C u 2+去除率为9 8 8，吸附趋于平衡。(2)随着沸石投加量的不断增大，C u“饱和吸附量不断减小，即单位质量的沸石吸附剂对C u“的吸附容量成下降趋势，吸附剂利用率降低。(3)初始p H 值对沸石吸附C u 2+效果影响较大。过酸性条件不利于沸石吸附c u“，最佳初始p H 值为6。(4)反应温度影响沸石吸附c u 2+的速率。温度越高，吸附达到平衡的时间越短。当反应温度为6 0 c C时，反应妯时C u 2+去除率达到9 8 6。(5)沸石对C u 2+的吸附过程符合L a n 舯u i r 吸附等温式，其对C u 2+的吸附为单分子层吸附；沸石对C u 2+的吸附动力学符合准二级反应动力学方程。参考文献 1 程蓓，马保国，陈银洲粉煤灰颗粒表面吸附性能与活性研究 J 粉煤灰综合利用，1 9 9 9，(1)：1 7 一1 8 2 蔡昌凤，徐建平矿区电厂粉煤灰物化特性与吸附特性关联研究 J 安徽工程科技学院学报，2 0 0 5，2 0(4)：1 4 3 王