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第 35 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.35, No.12
2018 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2018

水处理技术与环境保护
低温碱熔-晶化 SiO /Al O 复合物
3
2
2
2+
合成沸石及其对 Cd 的吸附

3
1
1
1
赵航航 1,2 ，杨 阳 ，黄训荣 ，张贵宾 ，李竞天 ，吉普辉 1,4*
（1. 西北农林科技大学 资源环境学院，陕西 杨凌 712100；2. 农业部产地环境污染防控重点实验室/天
津市农业环境与农产品安全重点实验室，天津 300191；3. 国电新能源技术研究院发电系统功能材料北京
市重点实验室，北京 102209；4. 中国科学院沈阳生态研究所污染生态与环境工程重点实验室，辽宁 沈阳
110012）

摘要：以 SiO 2 /Al 2 O 3 含量较高的粉煤灰（FA）为原料，NaOH 为改性剂，采用低温碱熔-水热晶化法合成沸石（ZE）。
通过 SEM-EDS、XRD、XRF、XPS、FTIR 和 BET 对 ZE 进行了物相表征，通过静态吸附实验考察了 ZE 对 Cd 2+
5
4
的吸附性能及机理。结果表明：经 NaOH 改性，FA 中 Si—O—Si 和 Si—O—Al 断裂形成[SiO 4 ] 和[AlO 6 ] 单体，
2
2+
ZE 比表面积增至 21.54 m /g。当 ZE 投加量为 0.1 g、Cd 初始质量浓度为 100 mg/L、吸附时间为 30 min 时，平
2+
2+
衡吸附量为 49.38 mg/g。在 pH=4~9 时，ZE 对 Cd 的去除率在 90%以上。在 35 ¥下，ZE 对 Cd 吸附符合准二
2+
级动力学方程，速率常数为 0.0586 g/(g·min)；ZE 对 Cd 的吸附过程符合 Fredunlich 等温模型，拟合指数（1/n）
为 0.4324；热力学实验表明，G 在20~0 kJ/mol，吸附过程为自发的吸热反应；D-R 模型中吸附能均大于 16
2+
kJ/mol，ZE 对 Cd 吸附过程是物理吸附和化学吸附共同作用的结果。
2+
关键词：粉煤灰；沸石；Cd ；吸附特性；水处理技术与环境保护
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2018) 12-2118-09
Low-temperature and Alkali-fusion-crystallization Synthesis of
2+
Zeolite from SiO 2/Al 2O 3 Compound for Adsorption of Cd

1,2
3
1
ZHAO Hang-hang , YANG Yang , HUANG Xun-rong ,
1
1
ZHANG Gui-bin , LI Jing-tian , JI Pu-hui 1,4*
（1. College of Natural Resources and Environment, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100,
Shaanxi, China; 2. Key Laboratory of Original Agro-Environmental Pollution Prevention and Control, Ministry of Agriculture/
Tianjin Key Laboratory of Agro-environment and Safe-product, Tianjin 300191, China; 3. Beijing Key Laboratory of Power
Generation System Functional Material, Guodian New Energy Technology Research Institute, Beijing 102209, China; 4. Key
Laboratory of Pollution Ecology and Environmental Engineering,Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences,
Shenyang 110012, Liaoning, China）
Abstract: Zeolite (ZE) was synthesized in low-temperature and alkali-fusion-hydrothermal crystallization
process with flyash(FA) containing high SiO 2 and Al 2O 3 content as raw materials, NaOH as modifier.ZE
was characterized by scanning electron microscope coupled with energy dispersive spectrometry
(SEM-EDS), X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),
Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), and Brunauer-Emmett-Teller (BET).The adsorption properties
2+
and mechanism of synthetic zeolite for Cd were investigated by static adsorption experiment.The results
5
4
showed that the Si—O—Si and Si—O—Al bonds in FA fractured to form [SiO 4] and [AlO 6] monomers
2
after NaOH modification. The surface area of ZE increased to 21.54 m /g. The equilibrium adsorption capacity
2+
2+

of the Cd on ZE was 49.38 mg/g under the conditions of the ZE dosage of 0.1 g, Cd initial concentration
2+
of 100 mg/L and adsorption time of 30 min. ZE adsorption of the Cd removal efficiency was more than

收稿日期：2018-03-29; 定用日期：2018-07-18; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180228
基金项目：农业部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室开放基金课题（17nybcdgj）
作者简介：赵航航（1992—），男，硕士生。联系人：吉普辉（1983—），男，副教授，硕士生导师，E-mail：jipuhui1983@163.com。