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ZSM-5分子筛在水处理中的应用

作者:user 来源:  日期:2019-10-22 21:10
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中国水体重金属问题日趋严峻.ZSM-5分子筛作为一种对环境友好的无机吸附材料在重金属吸附领域有较多应用.ZSM-5分子筛中Si4+被Al3+置换出来后表面带负电孔道中活跃的阳离子进行补偿而这部分阳离子与晶体内部的结合力很弱易与水中其他金属离子发生离子交换4因此ZSM-5分子筛处理水中重金属是由离子交换和吸附作用共同完成的.
WangXiangxue等5以ZSM-5作为吸附剂考察了其在不同pH和离子强度下吸附水中Pb2+和U6+的性能发现ZSM-5的吸附量随着pH的上升而增加随离子强度的减弱而减弱且受溶液pH的影响远大于离子强度的影响在pH=3和NaNO3为0.01mol/L条件下对Pb2+和U6+的最大吸附容量分别为20.1mg/g和37.6mg/g.研究表明分子筛吸附水中重金属离子不仅与吸附条件有关还受本身性质影响如硅铝比孔径负载物等.硅铝比越低其表面带的负电越多吸附的阳离子越多离子交换容量越大.万东锦等6针对不同硅铝比的ZSM-5分子筛研究了其对水体中Cu2+的吸附性能.发现吸附容量由大到小分别是硅铝比为253850的分子筛吸附容量最高可达13.83mg/g同时还发现分子筛孔容孔径及表面形貌均对其吸附性能有一定的影响.NiuJianrui等7研究发现负载型CeO2-ZSM-5分子筛在pH=3吸附剂用量为5g/L初始Cr渊遇冤质量浓度为0.6mg/L吸附70min后对Cr渊遇冤的去除率高达99.56%.

印染废水的处理 

印染废水成分复杂色度高有机物含量大且难以被生物降解大多数的染料及副产物均具有较强的毒性因此处理印染废水也成为了环境领域的一个重点和难点.ZSM-5分子筛相比于其他吸附剂具有规则的孔道大的比表面积且内部硅铝原子周围存在较大的静电力具有很强的吸附能力良好的水热稳定性和耐酸性能够有效吸附水中的有机污染物.石建鹏等8通过静态吸附模拟废水考察了高硅ZSM-5分子筛吸附水中苯胺的效果.结果发现当吸附剂用量为8g/L时吸附时间仅为5min就能达到吸附平衡常温下吸附率就能达到96%同时还研究了处理实际苯胺废水的实验结果见表1.
表1处理实际苯胺废水的实验结果
ZSM-5分子筛在水处理中的应用
由表1数据可以看出ZSM-5分子筛不仅能够吸附印染废水中的苯胺还能有效地降低氨氮和CODCr.此外ZSM-5分子筛除直接吸附水中目标污染物外还可作为载体将具有催化活性的物质负载在分子筛上强化处理效果.A.K.Hammed等9将零价铁渊NZVI冤负载在改性后的SuZSM-5上形成NZVI/SuZSM发现其吸附水中亚甲基蓝模拟废水的速率明显提高吸附在60min达到平衡吸附容量为86.7mg/g.王帅军等10通过浸渍法制备非均相Fe-Ce/ZSM-5考察了其与H2O2协同降解甲基橙废水的性能.结果表明负载了FeCe后的分子筛仍具有大的比表面积和完整的骨架结构且对甲基橙的催化降解效率达到了87%相比于传统的Fenton氧化降低了铁离子的流失量催化剂适用的pH范围更宽.通过该法有效地克服了传统Fenton氧化的缺陷可以很好地解决印染废水脱色中催化剂损耗和二次污染的难题.

 

其他废水的处理

由于工业生产所需原料及工艺的不同各个环节产生的废水也各不相同.而ZSM-5分子筛作为一种新型的吸附材料具有很好的广普性.唐海等11对经物理生物处理后的焦化尾水进行研究发现经改性后的ZSM-5m渊具有二次介孔冤可以有效吸附水中的有机污染物对COD的吸附量最高可达25.1mg/g吸附率为70%左右可以满足对焦化尾水进行深度处理的要求.付大勇等12以ZSM-5为载体通过浸渍法制备了CuO/ZSM-5和CuO-CeO2/ZSM-5两种负载型催化剂并对含氰电镀废水进行催化降解.结果表明加入ZSM-5分子筛后催化效果明显增强CuO-CeO2/ZSM-5要比CuO/ZSM-5催化效果更佳且循环使用6次后去除率仍能保持在93%.对于含酚废水吕树祥等13制备了不同硅铝比的Fe/ZSM-5对其进行研究发现硅铝比越高其催化活性越强在最佳的处理条件下对苯酚和CODCr的去除率分别为99.4%和88%重复使用10次催化剂活性基本没有变化.N.F.Zainudin等14采用以负载型纳米TiO2/ZSM-5/硅胶渊SNTZS冤为光催化剂在间歇式反应器中研究了苯酚的光催化降解.结果表明在紫外线照射180min后SNTZS对苯酚的吸附去除率在90%左右重复使用5次后仍能保持较强的催化活性.

综上所述相比于其他吸附剂ZSM-5分子筛具有良好的广普性通过适当改性对水体中的各类有毒有害物质均能有效吸附.特别的由于其孔道和孔径的特殊能够将有机物挡在分子筛外在吸附重金属离子时对水体中的有机物几乎不会造成影响.因此可以将ZSM-5分子筛作为处理重金属废水的前处理同时可以通过对分子筛进行脱附回收有价值的金属和ZSM-5分子筛本身既节约成本更能创造价值具有一定的现实意义.

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