pH值采用pHS-3C型酸度計(jì)測(cè)定,溫度用CS-501SP型超級(jí)數(shù)顯恒溫器控制;銅濃度采用萃取-催化褪色光度法[13]測(cè)定,儀器為723型分光光度計(jì)。
2·結(jié)果與討論
2.1SBA-15的特征
圖1為合成的SBA-15的XRD譜。由圖1可見,2θ為0.8°處有一很強(qiáng)的衍射峰,對(duì)應(yīng)SBA-15的(100)衍射峰,1.5°和1.8°附近2個(gè)較小的衍射峰分別對(duì)應(yīng)(110)和(200)衍射峰,小角峰都是典型的二維六角結(jié)構(gòu)的峰,強(qiáng)度非常高,半峰寬非常窄,說明SBA-15的骨架結(jié)構(gòu)具有良好的有序性。用NOVA2000比表面及孔徑測(cè)定儀測(cè)得SBA-15的比表面積718.23m2/g,孔徑6.08nm。
2.2SBA-15對(duì)模擬電鍍廢水中Cu2+的飽和吸附量
在靜態(tài)吸附條件下,SBA-15介孔分子篩對(duì)Cu2+的飽和吸附量為84.2mg/g,傳統(tǒng)水熱法合成的SBA-15則為51.5mg/g。可見,微波法合成的吸附容量約是水熱法合成的1.6倍。
2.3去除Cu2+的最佳條件
SBA-15對(duì)Cu2+的吸附正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可知:影響Cu2+去除率的因素的主次順序?yàn)镃>B>A;Cu2+去除的最佳條件為A2B3C2,即吸附時(shí)間90min,SBA-15用量為60mg,pH值為5.0。
2.4SBA-15用量對(duì)電鍍廢水中Cu2+去除率的影響
在最佳條件下,以不同用量的SBA-15吸附50mL電鍍廢水中的Cu2+(濃度為100mg/L),Cu2+的去除率見表3。由表3可知,隨著SBA-15用量的增加,Cu2+的去除率迅速升高,SBA-15的用量為50mg時(shí),Cu2+去除率達(dá)98%以上。因此,SBA-15的最佳用量為50mg,即與Cu2+的質(zhì)量比約為10∶1。
2.5廢水pH值對(duì)Cu2+去除率的影響
SBA-15用量為50mg,其他條件不變,取Cu2+濃度為100mg/L的電鍍廢水50mL,不同pH值對(duì)Cu2+去除率的影響見表4。由表4可知:pH值為1.0~5.0時(shí),Cu2+的去除率隨pH值的增大而迅速提高;pH值為5.0~7.0時(shí),Cu2+去除率較大,達(dá)98%以上,SBA-15對(duì)Cu2+的吸附效果較好,主要是因?yàn)樵诘蚿H值時(shí)溶液中的H+對(duì)吸附位具有競(jìng)爭(zhēng)性作用的緣故,但在堿性條件下,Cu2+會(huì)發(fā)生水解或沉淀,所以選擇pH=5.0。
2.6吸附時(shí)間對(duì)Cu2+去除率的影響
控制溶液的pH=5.0,在50mL溶液(Cu2+含量為100mg/L)中,分別加入50mgSBA-15,不同吸附時(shí)間對(duì)Cu2+去除率的影響見表5。由表5可知,隨著吸附時(shí)間的增大,Cu2+去除率增大;當(dāng)吸附時(shí)間為90min,Cu2+去除率達(dá)98%以上,且變化平穩(wěn)。因此,選擇吸附時(shí)間為90min。
2.7吸附處理電鍍廢水的效果及經(jīng)濟(jì)效益
取湘潭市某電鍍廠電鍍廢水100mL,加入40mgSBA-15,25℃下,吸附90min后,電鍍廢水中Cu2+從原29.7mg/L降至0.29mg/L,含量低于國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(2.0mg/L)。處理1t電鍍廢水需SBA-15吸附劑400g左右,折合人民幣2元左右;經(jīng)過洗脫處理的SBA-15可重新投入使用,使用4次后,對(duì)Cu2+的吸附容量和吸附率與再生前相近。
2.8SBA-15吸附Cu2+的反應(yīng)機(jī)理