东北大学毕业设计（论文） 第3章 天然沸石改性剂研究试验
下降了，所以该组合未能提高改性效果。
3.4.7 NaOH与NaCl组合改性及吸附效果
用NaOH与NaCl组合改性后，改性效果与单一改性剂改性效果对比结果如表3.11所示。
表3.11 NaOH与NaCl改性后重金属离子去除率（%）
吸附离子 Zn2+ Ni2+ Pb2+
药剂制度
NaOH-NaOH
37.25 25.74 99.38
NaCl-NaCl 7.73 9.08 90.05
NaOH-NaCl 38.49 26.5 98.48
由试验结果可以看出， NaCl-NaCl或 NaOH-NaCl的改性效果都不如NaOH-NaOH的改性效果。这进一步验证了在改性过程中OH-的作用优于Cl-。其原因在3.3节已做过分析。
3.4.8 其他组合改性剂改性及吸附效果
对表3.12所列的四种不同的药剂组合进行试验，改性效果与单一NaOH改性效果对比结果如表3.12所示。
表3.12 四种不同组合药剂改性后重金属离子去除率（%）
药剂制度
吸附离子
NaOH-NaOH
NH4Cl-NaOH
HNO3-NaOH
HCl+NaCl
H2SO4(70℃)-NaOH
Zn2+ Ni2+ Pb2+
37.25 25.74 99.38
33.11 22.81 79.89
49.85 30.81 98.38
48.23 24.17 99.42
70.77 41.87 98.68
试验结果表明： NH4Cl-NaOH或HCl+NaCl改性后都没有提高Ni2+的去除率； 而经HNO3-NaOH或H2SO4(70℃)-NaOH改性后却提高了Ni2+的去除率。由此可见，先用酸改性，再用碱改性的效果较为理想。
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3.4.9 C2H2O4与NaOH组合改性及吸附效果
根据前面的试验结果，并且考虑到草酸作为一种有机强酸，其改性效果可能更为明显。因此进行了C2H2O4与NaOH的组合药剂试验，改性效果与单一改性剂改性效果对比结果如表3.13所示。
表3.13 NaOH与C2H2O4改性后重金属离子去除率（%）
药剂制度
吸附离子
NaOH-NaOH
Zn2+ Ni2+ Pb2+
37.25 25.74 99.38
C2H2O4-C2H2O4
8.97 8.90 82.89
C2H2O4-NaOH
90.33 55.98 99.08
C2H2O4+NaCl
15.02 11.96 89.47
由试验结果可知，C2H2O4-C2H2O4改性效果不明显，但是C2H2O4-NaOH改性效果却很明显。对Pb2+的去除率依然保持99%以上，同时对Zn2+的去除率也达到了90.33%，对Ni2+的去除率也比NaOH-NaOH的改性效果提高了1.2倍。由此可见有机强酸的确起了很大作用，它不仅能充分清洗沸石孔道表面，而且草酸根还能沉淀被氢离子交换下来的阳离子，利于氢离子的交换。但是单一草酸的改性效果却不理想，因为经单一草酸改性后的沸石属于H型，即它的可交换离子主要是H+。而先经草酸再经氢氧化钠改性后的沸石却属于Na型。由于H+与沸石格架氧的结合力大于Na+与沸石格架氧的结合力，在吸附过程中，Na+将更容易脱离格架与重金属离子发生交换，因此Na型沸石的吸附效果优于H型沸石。
从C2H2O4-NaOH与 C2H2O4+NaCl改性后的数据可以推测，在碱性条件下，沸石更容易变为Na型。
3.5改性、吸附条件试验
从组合药剂的改性结果分析，先用酸改性再用碱改性的效果较为理想，对Pb2+的去除率都达到99%以上，但是HCl-NaOH 、HNO3-NaOH以及H2SO4-NaOH改性沸石对Zn2+和Ni2+的去除率都不如C2H2O4-NaOH改性沸石。因此下面将对C2H2O4-NaOH组合进行改性及吸附条件试验，进一步提高改性
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吸附效果。
3.5.1 改性剂浓度试验 （1）C2H2O4浓度试验
C2H2O4浓度分别选择0.25mol/L、0.50mol/L、0.75mol/L、1.0mol/L，氢氧化钠浓度均为1.0mol/L。先用不同浓度的草酸改性3小时，再用氢氧化钠改性3小时，改性温度均为20℃。烘干、离子吸附试验及结果表征与3.4.2及3.4.3所述方法一致。试验结果如表3.14所示。
表3.14 不同浓度草酸改性后重金属离子去除率（%）
吸附离子 Zn2+ Ni2+ Pb2+
C2H2O4浓度（mol/L）
0.25 76.89 43.08 99.98
10090800.50 89.73 47.32 99.95
0.75 83.39 45.98 98.64
1.0 92.03 51.45 97.30
去除率（%） 7060504030201000.00 Zn2+ Ni2+ Pb2+0.250.500.751.001.25 浓度（mol/L）
图3.4 CH2O4浓度对改性效果的影响
由图3.4可以看出，C2H2O4浓度对Pb2+的去除率影响不大，主要影响Zn2+、Ni2+的去除效果。当C2H2O4浓度为0.5mol/L时，金属离子去除率出现了一极大值，然后随着浓度的增大，去除率有所降低后又回升。但总体趋势是随着浓
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度的增加，去除率增大，但增大的幅度变小。由质量作用定律可知，浓度越高，改性剂离子与沸石的接触机率越大，改性效果越好。因此可以选0.5mol/L作为浓度最佳值。
（2）NaOH浓度试验
NaOH浓度分别选择0.50mol/L、0.10mol/L、1.50mol/L、2.0mol/L，草酸浓度均为0.50mol/L。先用0.50mol/L的草酸改性3小时，再用不同浓度的NaOH改性3小时，改性温度均为20℃。烘干、离子吸附试验及结果表征与3.4.2及3.4.3所述方法一致。试验结果如表3.15所示。
表3.15 不同浓度NaOH改性后重金属离子去除率（%）
NaOH浓度（mol/L）
吸附离子
0.5
Zn2+ Ni2+ Pb2+
65.62 28.77 99.84
1.0 89.73 47.32 99.95
1009080701.5 79.50 53.38 99.27
2.0 88.39 58.80 99.93
去除率（%） 60504030201000.0 Zn2+ Ni2+ Pb2+0.51.01.52.02.5 浓度（mol/L）
图3.5 NaOH浓度对改性效果的影响
由图3.5可知，在试验浓度范围内，Pb2+的去除率都能达到99%以上。而Zn2+去除率则受NaOH的浓度影响较大，而且在1.0mol/L时出了一极大值。随
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后又先减小再增大，变化趋势和受草酸浓度影响相一致。Ni2+的去除率受NaOH的浓度影响最大，而且随着浓度的增大而增大，但增大的幅度却越来越小。因此NaOH的浓度选择1.0mol/L。
3.5.2 改性温度试验
根据改性剂浓度试验结果，综合考虑改性成本及改性效果，选择草酸浓度为0.5mol/L，氢氧化钠浓度为1.0mol/L。改性温度分别选择20℃，40℃，60℃，80℃。先用草酸在试验温度下恒温改性3小时，再用氢氧化钠在试验温度下恒温改性3小时。烘干、离子吸附试验及结果表征与3.4.2及3.4.3所述方法一致。试验结果如表3.16所示。
表3.16 不同温度改性后重金属离子去除率（%）
吸附离子 Zn2+ Ni2+ Pb2+
改性温度（℃）
20 89.73 47.32 99.95
40 90.59 69.21 92.86
100908060 97.59 75.34 95.60
80 88.30 51.29 96.24
去除率（%） 7060504030201000102030405060708090100 Zn2+ Ni2+ Pb2+ 温度（℃）
图3.6 改性温度对改性果的影响
由图3.6可以看出，改性效果都随着改性温度的升高先变好又变坏。且对
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