SBA-15介孔分子篩吸附電鍍廢水中Cu2+的最佳條件和效果

羅道成，鄭李輝

(湖南科技大學化學化工學院，湖南湘潭411201)

[摘要]為了開發(fā)新型高效廉價的吸咐材料，利用常壓微波輻射法在酸性條件下以三嵌段共聚物(P123)為模板劑，制備了高度有序的SBA-15型介孔分子篩。研究了靜態(tài)條件下SBA-15對電鍍廢水中Cu2+的吸附，探討了SBA-15用量、廢水pH值、吸附時間、吸附溫度對去除Cu2+效果的影響。結(jié)果表明:廢水pH值為5.0，Cu2+在0～100mg/L內(nèi)，按Cu2+與SBA-15質(zhì)量比為1∶10投加SBA-15進行處理，25℃下吸附90min，Cu2+去除率可達98%以上。含Cu2+的電鍍廢水經(jīng)SBA-15吸附后，廢水中Cu2+的含量低于國家一級排放標準。合成的SBA-15介孔分子篩經(jīng)濟實用，吸附電鍍廢水中Cu2+效率高。

[關(guān)鍵詞]電鍍廢水;SBA-15;吸附;Cu2+;微波法

[中圖分類號]X703.1[文獻標識碼]B[文章編號]1001-1560(2011)08-0060-03

0·前言

電鍍廠每年要排放出大量的廢水，其中含有相當?shù)闹亟饘匐x子污染物，對環(huán)境造成了嚴重污染[1，2]，而且重金屬能在植物中積累[3，4]，通過食物鏈進入到人和動物體內(nèi)，從而給人類帶來危害。介孔分子篩是一類孔徑在2.50nm、分布窄、且具有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的無機多孔材料，由于具有大的比表面積、可控的孔徑大小和孔徑分布、良好的熱穩(wěn)定性和力學穩(wěn)定性，已在分離提純、催化吸附等領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。SBA-15型介孔分子篩具有高度有序的六邊形直孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，孔壁特別厚，具有更高的水熱穩(wěn)定性，對金屬離子具有很強的吸附能力，極具應(yīng)用前景。近年來利用礦物[5，6]、離子交換樹脂[7]、聚合物吸附劑[8～10]、礦渣等處理重金屬離子廢水取得了一定的進展。已有的SBA-15多是在水熱條件下合成的[11]，反應(yīng)時間長，不利于生產(chǎn)應(yīng)用。為了開發(fā)新型、高效、廉價的吸附材料，本工作在常壓下利用微波法制備了一種具有較強吸附重金屬離子作用的介孔分子篩，考察了其對電鍍廢水中Cu2+的最佳吸附條件和效果。

1·試驗

1.1SBA-15介孔分子篩的制備

以微波法合成SBA-15，并作適當改進[12]:在室溫下將4g嵌段聚(1，2-亞乙基二醇)模板劑(P123)加入到15mL蒸餾水中，加入60mL2mol/LHCl，室溫下劇烈攪拌0.5h，使P123完全溶解后;劇烈攪拌下再加入4.5mL正硅酸四乙酯(TEOS)，將所得的混合物在40℃恒溫攪拌1h后，將其水解產(chǎn)物轉(zhuǎn)入平底燒瓶中，放入Mas-Ⅰ型微波反應(yīng)器，在100℃、常壓下回流晶化2h;反應(yīng)物經(jīng)高速離心機離心、超聲洗滌，用無水乙醇及蒸餾水各洗滌3次，將產(chǎn)物干燥后在馬弗爐中580℃煅燒6h，即得到有序介孔分子篩SBA-15;研磨，過200目篩，備用。所用試劑均為分析純，試驗用水為二次蒸餾水。

1.2靜態(tài)吸附

于一系列100mL錐形瓶中，分別加入濃度為3.0，5.0，10.0，15.0，20.0，30.0，50.0，100.0，150.0，200.0，250.0，300.0，350.0，400.0mg/L的Cu2+溶液，和0.05gSBA-15吸附劑，分別用1.0mol/LHCl或1.0mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為5.0。25℃下進行靜態(tài)吸附，每隔15min于振蕩器上振蕩3～5min。根據(jù)反應(yīng)原理，影響Cu2+去除率的因素主要有溶液的吸附時間(A)，SBA-15的用量(B)，pH值(C)，故選L9(33)的正交試驗進行優(yōu)選，根據(jù)初步試驗結(jié)果，選擇表1的因素水平設(shè)計試驗方案。

在正交試驗的基礎(chǔ)上，研究溶液pH值、SBA-15用量、吸附時間對Cu2+去除率的影響，并按下式計算:η(Cu2+去除)=(C0-C)/C0×100%式中C0———處理前溶液中Cu2+濃度，mg/LC———處理后溶液中Cu2+濃度，mg/L

1.3電鍍廢水吸附處理

取100mL湘潭市某電鍍廠電鍍廢水，其Cu2+濃度為29.7mg/L，pH值為5.9，將其置于150mL錐形瓶中，加入40mgSBA-15介孔分子篩，25℃下，每隔15min于振蕩器上振蕩3～5min，90min后測定Cu2+濃度。

1.4測定方法