发表时间：2017-04-22
摘要：制得一种用于重金属废水处理的新型硅烷化改性沸石吸附剂,成本低、效果显著且稳定。通过对改性沸石表征,分析了改性对沸石结构的影响。结果表明,改性一定程度降低了原沸石的晶体特征,但基本上保持了其结构组成;硅烷化改性成功地在沸石上接枝了氨基。对硅烷化沸石的特性研究,得出硅烷化沸石对Ni2+、Cu2+、Zn2+和Pb2+吸附最佳投加量为1、1、1.6和0.6 g/L,且此时对4种离子的去除率也较好;吸附动力学研究得出,其吸附过程可用二级动力学方程较好地拟合;吸附达到平衡时,4种金属离子的平衡吸附量分别为11.23、17.41、15.45和59.42 mg/g;硅烷化沸石对金属离子的吸附行为更符合Langmuir模型,为化学吸附;在酸性条件下(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。
重金属污染不仅对水生生物和人类有严重毒性，造成生物富集，引发各种疾病及机体功能的紊乱，而且在工业处理中也会造成系统功能的紊乱甚至崩溃。吸附法因具有成本低廉、适于大规模应用等优点，普遍用于处理重金属污染废水；寻找与合成低成本无二次污染的高效吸附材料是近年来吸附法研究与发展的主要趋势、天然沸石因其独特吸附性能，结合其离子交换、分子筛选、易改性等特征，作为重金属离子吸附剂及其改性的研究引起了诸多科研者的关注。
然而目前，大多数研究是针对热改性、酸碱改性和盐改性。有机改性相较而言，具有耐酸、稳定性强等优点。本研究针对沸石表面含有硅羟基的特性，应用有机无机杂化材料的合成原理，用硅烷化方法改性天然沸石。对其结构变化过程进行表征，并从投加量、热力学、动力学和LD等方面对其吸附性能作了研究。
1材料与方法
1.1实验材料与仪器
天然沸石（产自浙江丽水，100目）；3-氨丙基三甲氧基硅烷（APES，AR，美国Aldrich公司）等。RJX-4-13型控温马弗炉（上海诺丁科学器材有限公司）；SHA-C型水浴恒温振荡器（江苏金坛市宏华仪器厂）；DZF-6020型真空干燥箱（上海迅博实业有限公司）;Quanta 400F热场发射环境扫描电镜（美国康塔）；EQUINOX 55型傅里叶变换红外光谱（德Bruker）；D/MAX-III型X射线（粉末）衍射仪（日本理学电机）；Vario EL型元素分析仪（德国EL-ementar公司）；Z-5000型原子吸收分光光度计（日本日立）等。具体参见更多相关技术文档。
1.2材料制备及表征
取6g研磨过筛的天然沸石于马弗炉中，700°下煅烧3h，冷却至室温；加一定浓度的盐酸，90°下恒温4h，离心分离，洗净，加10%的草酸溶液，室温下搅拌过夜，离心分离，洗涤、120°下烘干，备用。
