[摘要]为探索有效而经济的含镍废水处理方法,采用分光光度法研究了新型改性沸石(Na Y型)的投入量、温度及接触时间等因素对电镀废水中Ni2+去除效果的影响。结果表明,在室温、pH=4.50的条件下,当加入改性沸石0.4%(质量比)、吸附时间为2h时,废水溶液中Ni2+的去除率达到99%以上,处理后废水中Ni2+含量低于国家排放标准要求。处理后的Na Y型沸石经HCl、NaCl混合溶液再生后可重复使用。
[关键词]废水处理;电镀废水;Ni2+;改性沸石;Na Y型
[中图分类号]X781.1 [文献标识码]A [文章编号]1001-1560(2007)02-0055-02
0 前 言
电镀等工业产生含有大量含镍废水,会对环境造成严重的污染。目前我国用于处理含镍工业废水的方法主要是化学沉淀法[1]和液膜法[2,3]。用化学沉淀法处理结果会产生大量的含镍废渣,如果处理不当极易造成二次污染;而用液膜法处理的影响因素较多,处理效果不稳定,且处理成本较高。因而探索一种有效而又经济的含镍废水处理方法已是目前研究的热点[4～7]。本工作利用浙江缙云县的天然斜发沸石经NaOH熔融改性处理,制得与天然斜发沸石孔道不同的新型改性沸石(Na Y型沸石),研究了吸附时间、温度和改性沸石投入量对电镀废水中Ni2+去除效果的影响,以探索应用Na Y型沸石处理含镍电镀废水的可行性。
1 试 验
1.1 主要试剂、材料与仪器
试验用的天然沸石为浙江缙云县矿山原料总厂生产的斜发沸石,密度2.16g/cm3,硬度(莫氏硬度)3～4,孔径0.35～0.40nm,比表面积230～320m2/g,热稳定性750℃,硅铝比4.25～5.25。
所用试剂包括HCl和NaOH溶液,NiCl2·6H2O、NaOH、NaCl、丁二酮肟、柠檬酸三铵、碘和碘化钾等。
主要仪器:XRD扫描仪,722型分光光度计,pHs 3TC数显酸度计,烘箱,HJ 6B六联磁力加热搅拌器,硅钼棒电炉。
1.2改性天然沸石的制备
将天然沸石与氢氧化钠固体混合,用研钵充分拌匀,在高温下焙烧一定时间后加蒸馏水水热晶化,再将晶化后的固体用去离子水洗涤,并用HCl溶液中和,抽滤,在150℃烘干,即得Na Y型沸石。
1.3试验方法
准确称取适量的改性沸石于锥形瓶中,加入50mL(或25mL)含Ni2+溶液,在恒定的温度和pH值条件下,搅拌吸附,静置10min后,取上清液用分光光度法测定溶液中剩余Ni2+浓度(Ce)。在试验中改变溶液温度、吸附时间及改性沸石的投入量,进行不同条件下的吸附试验对比。
2 影响改性沸石去除镍离子效果的因素
2.1 吸附时间
取台州某电镀厂废水,该废水中Pb2+、Zn2+、Ni2+含量分别为37.2,30.3,25.4mg/L,pH=4.50。在6个相同的锥形瓶中各加入25mL废水样品,再分别加入0.1g的Na Y型改性沸石,获得吸附时间对Ni2+去除率的影响情况见图1。
由图1可知,Na Y型沸石对电镀废水中的Ni2+具有较好的吸附效率,在一定时间内随着吸附时间的延长,废水中Ni2+的去除率逐渐增加,在0～75min内去除率增加较快,45min时Ni2+去除率已达80%,75min时达90%,其后继续延长吸附时间,吸附率趋于稳定。因此利用Na Y型沸石来去除废水中的Ni2+不仅效果好,而且效率很高。
2.2 吸附温度
向6个锥形瓶中各加入50mL的电镀废水样品,再分别加入0.05gNa Y型沸石,控制吸附时间为3h,获得温度对Ni2+去除率的影响情况见图2。
由图2可知,在相同的条件下,随着吸附温度的升高,废水中Ni2+的去除率在10～73℃内相应增加,且增加的幅度较大,由10℃的12.24%增加到73℃时的99.3%。因此在相同的条件下,增加温度对提高去除率有很大帮助。
2.3pH值
向锥形瓶中各加入不同pH值的25mL废水样品,再分别加入0.1gNa Y型改性沸石,吸附时间相同,获得pH值对Ni2+去除率的影响情况见图3。
由图3可知,对废水pH值进行调节后,在研究的pH值范围内溶液中Ni2+的去除率随pH值的升高而增大。但利用沸石去除废水中的Ni2+时,并非pH越高越有利,当废水中的pH值大于8之后,溶液中的Ni2+会发生沉淀,而含Ni2+沉淀物需要进行二次处理,处理不当时极易引起二次污染。因此利用沸石除Ni2+时可将废水的pH值适当调高,以利于Ni2+的去除。
2.4Na Y型沸石投入量
将50mL电镀废水置于150mL锥形瓶中,加入不同量的改性沸石,在20℃下搅拌2h,测试废水中剩余Ni2+浓度,结果见图4。
由图4可知,随着沸石投入量的增加,去除率逐渐增大,当沸石投入量为0.20g时去除率达到99.7%,废水中Ni2+浓度低于国家排放标准,具体数据见表1。
2.5Na Y型沸石的再生试验
将处理废水后的Na Y型沸石用0.5mol/LHCl和0.5mol/LNaCl混合溶液(11,体积比)进行静态淋洗再生,时间为2h。取0.1g再生后的沸石对50mL电镀废水进行吸附试验,吸附条件同2.4,结果见表2。
处理后的废水结果达标,说明再生后的沸石仍具有较好的吸附能力。
对改性沸石用0.5mol/LHCl和0.5mol/LNaCl的11混合液(体积比)进行多次淋洗试验,时间为2h,所得结果见表3。
由表3可见,改性沸石再生5次后对Ni2+的吸附效果有所降低,但降低不大,仍能保持相对较大的吸附量,可见改性沸石可重复再生使用。
3 结 论
(1)新型改性沸石(Na Y型)对废水中的Ni2+具有较高的吸附效率,吸附时间、温度、pH值和沸石的投加量对废水中Ni2+的去除率有一定的影响。
(2)在一定条件下随Na Y型沸石投入量的增加,废水中Ni2+的去除率也相应增加,添加0.4%(质量比)的Na Y型沸石,对Ni2+的吸附率达到99%以上。
(3)Na Y型沸石经HCl和NaCl混合溶液淋洗再生后可重复使用,再生后吸附量有所下降,但下降不明显,表明Na Y型沸石可用于处理实际含镍废水。
