沸石的改性工艺及其吸附除磷特性研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2020-1237

摘要/Abstract

摘要：

研究了组合改性沸石的最佳制备方法，以及不同改性方式和pH对改性沸石除磷效果的影响。通过吸附动力学与吸附等温线探究其吸附机理并使用扫描电镜对改性前后的沸石进行表征。结果表明，最佳的改性方案为2.0 mol/L NaOH溶液和2.0 mol/L聚合氯化铝（PAC）溶液组合改性。当废水pH=7时该改性沸石除磷效果最佳，此时除磷率为98.74%，其吸附符合准二级动力学方程和Langmuir模型。扫描电镜表征结果表明，碱改性和铝改性均可改变沸石的孔隙结构，增加吸附点位。

关键词: 沸石, 吸附除磷, 改性, 组合改性

Abstract:

The optimal preparation method of combined modified zeolite was studied, and the effect of different modification methods and pH on the phosphorus removal effect were investigated. Adsorption mechanism through adsorption kinetics and adsorption isotherms was explored and the structure of zeolite before and after modification were investigated with scanning electron microscopy. The results showed that the optimal modification plan was the combined modification of 2.0 mol/L sodium hydroxide solution and 2.0 mol/L polyaluminum chloride solution. When the wastewater pH=7, the phosphorus removal effect was the best, and the phosphorus removal rate was 98.74%. Modified zeolite adsorption met quasi-second-order kinetics and Langmuir model. Scanning electron microscopy showed that both alkali modification and aluminum modification could change the pore structure of zeolite and increase adsorption sites.

Key words: zeolite, phosphorus removal by adsorption, modification, combined modification

中图分类号:

X703.1

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https://www.iwt.cn/CN/Y2021/V41/I9/135

图/表 9

图1 天然沸石的除磷效果

Fig.1 Phosphorus removal effect of natural zeolite

图2 NaOH、FeCl₃、PAC改性对沸石除磷效果的影响

Fig.2 Effect of NaOH, FeCl₃, PAC modification on phosphorus removal by zeolite

图3 pH对沸石除磷效果的影响

Fig.3 Effect of pH on phosphorus removal by zeolite

图4 组合改性和未改性沸石的除磷效果对比

Fig.4 Comparison of phosphorus removal efficiency between modified and unmodified zeolites

图5 吸附动力学拟合曲线

Fig.5 Adsorption kinetics fitting curve

表1 吸附动力学曲线的拟合参数

Table 1 Filting paramelers of adsorplion kinetic curve

准一级动力学方程			准二级动力学方程
k₁/min^-1	q_e/（mg·g^-1）	R²	k₂/（g·mg^-1·min^-1）	q_e/（mg·g^-1）	R₂
0.009 9	0.961 31	0.886	0.016 12	1.049 55	0.976

图6 等温吸附拟合曲线

Fig.6 Isothermal adsorption fitting curve

表2 等温吸附曲线的拟合参数

Table 2 Fitting parameters of isothermal adsorption curve

Langmuir模型			Freundlich模型
K_L/（L·mg^-1）	Q_m/（mg·g^-1）	R²	K_F/（L·mg^-1）	1/n	R²
78.55	1.062 66	0.978	3.755 7	0.734 62	0.934

图7 天然沸石和不同条件改性沸石的SEM
（a）未改性沸石；（b）NaOH改性沸石；（c）PAC改性沸石；（d）PAC和NaOH组合改性沸石

Fig.7 SEM of natural zeolite and modified zeolite under different conditions

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