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SBA-15介孔分子筛吸附电镀废水中Cu2+的最佳条件和效果

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-03-12  来源:中国电镀网  浏览次数:2587   关注:加关注
核心提示:SBA-15介孔分子筛吸附电镀废水中Cu2+的最佳条件和效果罗道成,郑李辉(湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭4

SBA-15介孔分子筛吸附电镀废水中Cu2+的最佳条件和效果

罗道成,郑李辉

(湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201)

[摘要]为了开发新型高效廉价的吸咐材料,利用常压微波辐射法在酸性条件下以三嵌段共聚物(P123)为模板剂,制备了高度有序的SBA-15型介孔分子筛。研究了静态条件下SBA-15对电镀废水中Cu2+的吸附,探讨了SBA-15用量、废水pH值、吸附时间、吸附温度对去除Cu2+效果的影响。结果表明:废水pH值为5.0,Cu2+在0~100mg/L内,按Cu2+与SBA-15质量比为1∶10投加SBA-15进行处理,25℃下吸附90min,Cu2+去除率可达98%以上。含Cu2+的电镀废水经SBA-15吸附后,废水中Cu2+的含量低于国家一级排放标准。合成的SBA-15介孔分子筛经济实用,吸附电镀废水中Cu2+效率高。

[关键词]电镀废水;SBA-15;吸附;Cu2+;微波法

[中图分类号]X703.1[文献标识码]B[文章编号]1001-1560(2011)08-0060-03

0·前言

电镀厂每年要排放出大量的废水,其中含有相当的重金属离子污染物,对环境造成了严重污染[1,2],而且重金属能在植物中积累[3,4],通过食物链进入到人和动物体内,从而给人类带来危害。介孔分子筛是一类孔径在2.50nm、分布窄、且具有规则孔道结构的无机多孔材料,由于具有大的比表面积、可控的孔径大小和孔径分布、良好的热稳定性和力学稳定性,已在分离提纯、催化吸附等领域显示出广阔的应用前景。SBA-15型介孔分子筛具有高度有序的六边形直孔结构,比表面积大,孔壁特别厚,具有更高的水热稳定性,对金属离子具有很强的吸附能力,极具应用前景。近年来利用矿物[5,6]、离子交换树脂[7]、聚合物吸附剂[8~10]、矿渣等处理重金属离子废水取得了一定的进展。已有的SBA-15多是在水热条件下合成的[11],反应时间长,不利于生产应用。为了开发新型、高效、廉价的吸附材料,本工作在常压下利用微波法制备了一种具有较强吸附重金属离子作用的介孔分子筛,考察了其对电镀废水中Cu2+的最佳吸附条件和效果。

1·试验

1.1SBA-15介孔分子筛的制备

以微波法合成SBA-15,并作适当改进[12]:在室温下将4g嵌段聚(1,2-亚乙基二醇)模板剂(P123)加入到15mL蒸馏水中,加入60mL2mol/LHCl,室温下剧烈搅拌0.5h,使P123完全溶解后;剧烈搅拌下再加入4.5mL正硅酸四乙酯(TEOS),将所得的混合物在40℃恒温搅拌1h后,将其水解产物转入平底烧瓶中,放入Mas-Ⅰ型微波反应器,在100℃、常压下回流晶化2h;反应物经高速离心机离心、超声洗涤,用无水乙醇及蒸馏水各洗涤3次,将产物干燥后在马弗炉中580℃煅烧6h,即得到有序介孔分子筛SBA-15;研磨,过200目筛,备用。所用试剂均为分析纯,试验用水为二次蒸馏水。

1.2静态吸附

于一系列100mL锥形瓶中,分别加入浓度为3.0,5.0,10.0,15.0,20.0,30.0,50.0,100.0,150.0,200.0,250.0,300.0,350.0,400.0mg/L的Cu2+溶液,和0.05gSBA-15吸附剂,分别用1.0mol/LHCl或1.0mol/LNaOH溶液调节溶液的pH值为5.0。25℃下进行静态吸附,每隔15min于振荡器上振荡3~5min。根据反应原理,影响Cu2+去除率的因素主要有溶液的吸附时间(A),SBA-15的用量(B),pH值(C),故选L9(33)的正交试验进行优选,根据初步试验结果,选择表1的因素水平设计试验方案。

在正交试验的基础上,研究溶液pH值、SBA-15用量、吸附时间对Cu2+去除率的影响,并按下式计算:η(Cu2+去除)=(C0-C)/C0×100%式中C0———处理前溶液中Cu2+浓度,mg/LC———处理后溶液中Cu2+浓度,mg/L

1.3电镀废水吸附处理

取100mL湘潭市某电镀厂电镀废水,其Cu2+浓度为29.7mg/L,pH值为5.9,将其置于150mL锥形瓶中,加入40mgSBA-15介孔分子筛,25℃下,每隔15min于振荡器上振荡3~5min,90min后测定Cu2+浓度。

1.4测定方法

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