對于微污染含(han)酚(fen)(fen)水處理，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)有(you)一定效果(guo)，但(dan)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭價格較高，再生(sheng)費用(yong)昂貴(gui)，且每(mei)次再生(sheng)損耗(hao)高達5%～15%。沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)是一種天然廉(lian)價的(de)(de)多孔礦物質，表(biao)(biao)面粗糙、比表(biao)(biao)面積(ji)大，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)較強，用(yong)于處理氟、重金(jin)屬離子(zi)已有(you)報道［1］。本文根據改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)后(hou)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)苯酚(fen)(fen)的(de)(de)效果(guo)確定了(le)合(he)適的(de)(de)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)方法；研究了(le)pH值(zhi)、苯酚(fen)(fen)濃度、處理時間、沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)用(yong)量等對鈉型沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)苯酚(fen)(fen)效果(guo)的(de)(de)影響；最佳條件(jian)下沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)處理低(di)濃度含(han)酚(fen)(fen)水的(de)(de)靜(jing)、動態(tai)試(shi)驗結果(guo)表(biao)(biao)明，改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)沸(fei)(fei)(fei)石(shi)(shi)對低(di)濃度的(de)(de)含(han)酚(fen)(fen)水有(you)良好(hao)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)效果(guo)。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

浙(zhe)江(jiang)縉云斜發(fa)沸(fei)石、甘(gan)肅白銀(yin)塊型斜發(fa)沸(fei)石，經破碎、篩分取0.5～1.0 mm顆粒。

改(gai)性(xing)劑：NaCl、CaCl2、NaOH均(jun)為分(fen)析純；苯酚：分(fen)析純。

1.2 改(gai)性沸石制備(bei)

在(zai)Φ=14 mm的(de)有(you)機(ji)玻璃柱中裝入一定高度粒(li)徑為0.5～1.0 mm的(de)沸(fei)石，改性劑以0.5 m/h的(de)流速(su)通過沸(fei)石層至(zhi)離子交(jiao)換較完全(quan)為止。

1.3 試驗方法

靜態試驗：

在250 mL的(de)(de)(de)三角(jiao)帶塞燒瓶中加入(ru)120 mL的(de)(de)(de)苯(ben)酚溶(rong)液和2.0 g的(de)(de)(de)沸石(shi)，25 ℃下以120 r/min振蕩6 h，取上清(qing)液測(ce)定其中苯(ben)酚的(de)(de)(de)殘(can)留(liu)量，計算出去(qu)除率。

動態試驗：

在Φ=14 mm有機玻璃(li)柱(zhu)中裝入高度為1.2 m的(de)沸石濾(lv)料，含污(wu)染(ran)物的(de)溶(rong)液(ye)分(fen)別以2、4、6、8、10 m/h的(de)濾(lv)速通過吸附柱(zhu)，分(fen)別取(qu)樣測定污(wu)染(ran)物殘留量。

1.4 苯酚的測定方法

水中苯(ben)酚含(han)量的測定采用4-氨基安(an)替比林(lin)分光光度法(fa)。

2 結果與討論

2.1 改性劑(ji)的選擇

不同無機改性(xing)劑處理(li)后的沸石對苯酚的去除效果(guo)如(ru)表1所(suo)示。

表(biao)1 不同改性劑(ji)處理后沸石吸附苯(ben)酚(fen)效果

由(you)表1可知(zhi)，經NaCl(1 mol/L)改(gai)性后(hou)的(de)(de)白銀沸石對(dui)苯酚的(de)(de)去除能力增(zeng)強，且氯化鈉不會造成新的(de)(de)污染。因此(ci)確定NaCl(l mol/L)為較合適的(de)(de)改(gai)性劑，以下試驗(yan)均采用氯化納改(gai)性后(hou)的(de)(de)鈉型(xing)沸石。

2.2 吸附(fu)時間的影響

試驗(yan)結果如圖1所示，沸石(shi)對酚的去除率隨攪(jiao)拌(ban)時(shi)間(jian)的延長(chang)而增加，20h基本達(da)到平衡。說明沸石(shi)吸附(fu)苯酚是一個(ge)比較(jiao)(jiao)緩慢(man)的過程，實際操作中應(ying)采用較(jiao)(jiao)低流速(su)，使沸石(shi)與含酚水有較(jiao)(jiao)長(chang)的接觸時(shi)間(jian)，才能(neng)達(da)到較(jiao)(jiao)好的吸附(fu)效果。其他(ta)部分(fen)試驗(yan)振蕩時(shi)間(jian)均為(wei)6 h,因此去除率較(jiao)(jiao)低，但影響規(gui)律(lv)不變。

2.3 pH值(zhi)的(de)影響(xiang)

用鈉型(xing)沸石測定pH值對除苯酚效果的(de)影響(xiang)，結(jie)果見圖2。

由圖2可知，縉云沸石(shi)的除苯(ben)酚效(xiao)(xiao)果(guo)高于白銀沸石(shi)，pH值越(yue)小效(xiao)(xiao)果(guo)越(yue)好。顯然，沸石(shi)去除水(shui)中苯(ben)酚的效(xiao)(xiao)果(guo)與(yu)苯(ben)酚的存(cun)在形態有(you)關，以C6H6OH分子形態存(cun)在時，沸石(shi)對其具有(you)較強的吸附能力。在堿性條件下，沸石(shi)對苯(ben)酚的吸附能力較弱(ruo)，因此可用(yong)堿液再生(sheng)飽和吸附后的沸石(shi)。

2.4 沸石(shi)用量(liang)的影響

由表2可(ke)以看出，在一定(ding)范圍內，沸(fei)石(shi)(shi)用(yong)量(liang)增加，苯(ben)酚(fen)去除率也增加，但并非用(yong)量(liang)越多去除率越高。同(tong)時(shi)，由處理前、后(hou)溶液pH值(zhi)的變化可(ke)知，隨著沸(fei)石(shi)(shi)用(yong)量(liang)增加，處理后(hou)溶液pH值(zhi)升(sheng)高，去除率下(xia)降。

表2　沸石用量(liang)對去除率的影響

2.5 苯酚溶液(ye)濃度的影響

苯酚溶液(ye)(pH=6.82)濃(nong)度對吸附容量的影響如圖(tu)3所示。

可(ke)見沸石對于(yu)低濃度含酚(fen)水有較好的(de)吸(xi)附效(xiao)果，因此對于(yu)用生化(hua)法和化(hua)學法難以進行(xing)深度處理(li)的(de)低濃度含酚(fen)水，可(ke)以采用鈉型沸石物理(li)吸(xi)附法進行(xing)有效(xiao)處理(li)。

2.6 改性沸(fei)石去(qu)除苯(ben)酚動態試(shi)驗

為便于實際生(sheng)產，進(jin)行了動(dong)態吸(xi)附(fu)(fu)試驗(yan)。吸(xi)附(fu)(fu)柱(zhu)高1.2 m，鈉型沸石層高1.0 m，分別采用2、4、6、8、10 m/h五種不同流速順(shun)流經過吸(xi)附(fu)(fu)柱(zhu)后，取樣測定結果如表3所示。經比較，采用低流速吸(xi)附(fu)(fu)效(xiao)果較好(hao)；縉云(yun)沸石吸(xi)附(fu)(fu)性能優于白銀沸石。

表3　不同流速時兩種(zhong)沸石對苯酚的去除率(lv)

2.7 模擬(ni)水樣處理結果

取黃河水分(fen)別(bie)加(jia)少量(liang)不同體積苯酚標準使用液(ye)，經混凝、沉淀，分(fen)別(bie)取上清液(ye)120 mL，加(jia)縉(jin)云沸石2g，靜態吸附(fu)10h后，測(ce)定(ding)結果如表4所示(shi)。由表可以看出，沸石對實際水樣有良好的去(qu)除效果。

表4 鈉型(xing)縉云沸(fei)石處理黃河水（加苯酚）試驗結果

3 機理探討

沸石(shi)(shi)(shi)的(de)基本結(jie)構(gou)為［(Si,Al)O4］四(si)面(mian)體(ti)通過角頂聯(lian)結(jie)而成的(de)架狀多孔晶體(ti)結(jie)構(gou)，中(zhong)心(xin)為原子的(de)四(si)面(mian)體(ti)部分因靜(jing)電(dian)平衡帶有陽(yang)離(li)子，具(ju)(ju)有離(li)子交換功(gong)能(neng)。沸石(shi)(shi)(shi)晶格內部有大量的(de)孔穴通道，使得沸石(shi)(shi)(shi)比表面(mian)積巨(ju)大，孔穴中(zhong)陽(yang)離(li)子的(de)存在使其具(ju)(ju)有靜(jing)電(dian)吸(xi)引(yin)力(li)，因此(ci)沸石(shi)(shi)(shi)具(ju)(ju)有優(you)良的(de)吸(xi)附(fu)性(xing)能(neng)。

天然沸(fei)石經過適當的物理化學(xue)方(fang)法改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)后，可提(ti)高(gao)其吸(xi)附性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)離(li)子(zi)(zi)交換(huan)作用。本文采用三種不同(tong)的無機(ji)試劑(ji)對沸(fei)石進行處理后其比表面(mian)積(ji)和(he)孔徑(jing)測(ce)定(ding)結果見表5，說明可以通(tong)過無機(ji)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)使原有(you)封閉孔道暢通(tong)，或改(gai)(gai)變(bian)陽(yang)離(li)子(zi)(zi)類型(xing)使靜電(dian)場發(fa)生(sheng)變(bian)化。經NaCl(1 mol/L)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)后沸(fei)石比表面(mian)積(ji)和(he)孔徑(jing)都(dou)有(you)增大，有(you)利于提(ti)高(gao)沸(fei)石吸(xi)附苯酚的性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)，但白銀沸(fei)石經CaCl2改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)后，孔徑(jing)減小，限制了苯酚進入(ru)沸(fei)石內表面(mian)，吸(xi)附苯酚效(xiao)果下降。

表5 沸(fei)石(shi)改性前后比表面積合孔徑變(bian)化

由于靜(jing)電(dian)力(li)(li)的(de)作(zuo)用(yong)，沸(fei)(fei)石對(dui)極性(xing)、易極化(hua)分子(zi)(zi)有較(jiao)強(qiang)的(de)吸(xi)附作(zuo)用(yong)，是一種極性(xing)吸(xi)附劑(ji)。沸(fei)(fei)石對(dui)有機物的(de)吸(xi)附能(neng)力(li)(li)決定于有機物分子(zi)(zi)的(de)極性(xing)、大小，極性(xing)分子(zi)(zi)較(jiao)非(fei)極性(xing)分子(zi)(zi)易被吸(xi)附；直(zhi)徑越(yue)大，進入沸(fei)(fei)石孔穴的(de)機會就越(yue)小。通(tong)過無機鹽(yan)改性(xing)劑(ji)改變(bian)沸(fei)(fei)石晶體結構中陽(yang)離子(zi)(zi)使靜(jing)電(dian)場加強(qiang)，對(dui)于含極性(xing)基團(tuan)(-OH)的(de)物質苯酚(fen)，沸(fei)(fei)石對(dui)其吸(xi)附作(zuo)用(yong)會增(zeng)大。

在水中由于存(cun)在其他物質或離子，在吸(xi)附時就會有競爭(zheng)現(xian)象(xiang)，由pH值(zhi)對沸石(shi)吸(xi)附苯酚(fen)效果的影響可(ke)(ke)知，該吸(xi)附過程與(yu)苯酚(fen)的存(cun)在形(xing)態有關，pH值(zhi)較高時去除率很低，可(ke)(ke)能(neng)是(shi)OH-和C6H6O-存(cun)在競爭(zheng)吸(xi)附。

4 結論

沸石經(jing)氯化鈉改性(xing)后，在酸性(xing)條件(jian)下(xia)對苯酚有(you)較(jiao)好(hao)的(de)(de)去(qu)除效果，可用于微污染含(han)酚水處理，吸附苯酚后的(de)(de)沸石可用堿液(ye)再生，該方法操作簡單，原(yuan)料豐(feng)富，有(you)較(jiao)好(hao)的(de)(de)實(shi)際應用價值。

參考文獻：

［1］杜春文(wen)，王(wang)萍，劉(liu)斐文(wen).BI沸石去除硬度(du)與金屬離子的交(jiao)換特性［J］.甘肅環境科學(xue)，1997，9(4):42-45.

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