天然斜发沸石吸附铅(Pb2+)机理
2015-07-11邵卫云易文涛周永潮
浙江大学学报(工学版) 2015年6期
邵卫云,易文涛,周永潮,张 萍
(浙江大学 建筑工程学院 浙江省饮用水安全与输配技术重点实验室,浙江 杭州310058)
铅是一种在环境中易转移、不可生物降解的有害重金属,它在生物体内易于富集,对神经系统和内脏器官会产生不良影响.Pb2+的去除方法有多种,如吸附法[1]、化学沉淀、离子交换、膜分离、电化学法[2]和依靠植物吸收的生态处理方法[3]等.其中,沸石吸附法因其价格低廉、方法有效,在水处理行业中得到了广泛的应用.
沸石可以认为是一种由一定数量的Al3+取代Si4+所形成的含水架状结构的多孔硅铝酸盐矿物质.通常沸石为硅氧四面体和Al3+取代Si4+后形成的铝氧四面体结构,即以硅原子、铝原子为四面体中心,周围由4 个氧原子所包围.由于铝原子呈+3价,铝氧四面体中有一个氧原子的价电子没有得到中和,使其呈-1价状态.为了保持其整体电性的中和,其四面周围必须有一个带正价的阳离子(阳离子通常是Na+、K+、1/2Ca2+)[4].这些阳离子和铝硅酸盐结合力比较弱,因此具有很大的流动性,极易与周围水溶液中的阳离子发生离子交换作用[5-6].沸石的这种结构决定了它具有较大的静电引力和较强的离子交换性[6],因此沸石对重金属的去除可能包含着多种作用.Jenne等[7-8]的研究表明:沸石对重金属的去除机理主要包括离子交换和化学吸附作用,其中离子交换可能包含2种形式:金属离子与沸石表面羟基官能团中的质子发生交换;金属离子与沸石表面具有较强流动……
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