斜发沸石治理饮用水中砷污染的新方法.pdf

第三届环境模拟与污染控制学术研讨会论文 斜发沸夏治理饮用水中砷污染的新方法 刘晓菲杨睿媛杨晓峰李曼尼 (内蒙古大学化学化工学院呼和浩特010021) 课题背景 由于环境地质因素，地下水中砷的超标(O 05m∥L)引起饮用水地方性砷甲毒病症己 受到国内外的关注。美国、印度、墨西哥、阿根廷、孟加拉等国都有饮水砷中毒的报道，我 国台湾、新疆、内蒙古、山西等地数百万人也面临着饮水砷的威胁，饮水砷中毒已是水环境 卫生中亟待解决的问题。目前国内外治理饮水砷污染主要采用活性氧化铝和氢氧化铁的吸附 作用，以及阴离子交换树脂的离子交换作用。近来有天然沸石或负载Al：03的天然沸石吸附 饮水砷的报道，还有离子交换树脂和天然沸石联合使用去除饮水砷的报道。我们试图在斜发 沸石骨架上磷fV)铝同晶取代，改变沸石骨架电荷性质，使之具有阴离子交换能力，以去除 饮水砷。从实验结果看，效果尚好，有推广应用的前景。 研究方法 1．磷改性斜发沸石的制备 以浓磷酸为液体磷源，采用焙烧法(400℃，6h)、微波法(中 改性斜发沸石PMz2(焙烧)和Pwz2(微波)。 交换量及饱和交换容量Qc，见表1。 表I 各矿样对水中As(ⅡI)的Qc、Qc(40℃／20℃)及sBET、V—。 MAs NMR及低温 3．磷改性斜发沸石结构表征 通过化学分析、Ⅺ①、29si、27Al、31P N2静态吸附等手段测定各矿样体相化学组成、晶体结构、骨架原子键舍方式及比表面积sBet、 孔体积V。，用于表征磷改性前后斜发沸石组成和结构的变化。 结果与讨论 1．化学分析得各矿样体相化学组成为(以斜发沸石单晶胞含72个氧计) OrZ NH4Z 一剪一 第三届环境模拟与污染控制学术研I寸会论文 O PMZ2 412M20·O．037Fe203·O．847A1203·20．886Si02‘5434P205·514H20 PWZ2 30H20 可以看出磷改性后斜发沸石体相组成有明显脱Al(Fe)脱si补P发生，金属氧化物M20 减少84．2％以上，而且焙烧法比微波法体相脱Al(Fe)脱Si补P多。 Ⅺ①测定表明PMZ2、PWZ2仍保留r 004、2】i、113、035)，只是衍射强度有所降低。这说明磷改性并未改变斜发沸石的主体骨 架结构，仍属单斜晶系。但由于P”半径较si“、Al”小，P—o键较si—o、A1—o键短，P的同 晶取代使晶胞体积收缩(表2)，骨架结构扭曲。显然，磷改性后斜发沸石己转成一种新的sAP0 类分子筛。 MAS NMR谱中骨架四配位A11、sif、P‘的归一化峰强度(略) 根据各矿样29si、27Al、31P ％数量也不及微波法。该结构单元是阴离子交换的结构基础，因此从结构分析看PwZ2应比 PMZ2有更强的去除水中As(III)的能力。 表2各矿样的晶胞体积v及骨架Af、s1‘、Pf、P(ns妒的含量 2．矿样除砷实验表明，磷改性后斜发沸石去除水中砷的能力明显增强，初次静态交换量 对照SBET、V。。。可以认为非物理吸附机理， 提高了3—4倍，且PwZ2PMz2。去砷过程 对照M20的变化可以认为非选择性吸附机理，对照P(nsi)‘％及Qc、Qe数据，可以认为是阴 离子交换机理。其交换反应为 文献报道水热法合成sApO类分子筛，其骨架上无四配位硅的si—nP结构单元。我们 用液固相同晶取代法得到了四配位硅的si．c卜P结构单元，而且用水中去砷