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第 12 期 赵航航，等: 低温碱熔-晶化 SiO 2 /Al 2 O 3 复合物合成沸石及其对 Cd 的吸附 ·2125·

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增加（图 10），这可能是由于温度升高使 Cd 溶液
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中混乱度增强，使 ZE 表面活性位点接触 Cd 几率增
大而容易吸附。在不同温度下，K F 0，说明 ZE 对
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Cd 的吸附是自发进行，K F 越大，吸附能力越强。从
D-R方程中看出ZE在不同温度下E值均大于16 kJ/mol，
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表明 ZE 对 Cd 的吸附有化学吸附参与 [27] ，这与准二
级动力学结论一致。与其他沸石材料（表 4）对比
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发现，虽然合成沸石对 Cd 有一定吸附效果，但由
于合成条件不同，会造成高能耗、资源浪费等现象 [26] ，

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有的沸石对 Cd 有极高的处理要求 [11] ，这就减少了 图 10 不同 Cd 初始质量浓度下吸附温度对 ZE 吸附
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沸石处理重金属废水的多方面应用，本文合成沸石 Cd 性能的影响
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（ZE）对 Cd 吸附能力较强，吸附效果优于现有合 Fig. 10 Effect of adsorption temperature on the adsorption
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成沸石，可作为一种有效吸附剂去除 Cd 。 capacity of zeolite for Cd at dififferent Cd
initial mass concentrations

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表 4 不同沸石吸附 Cd 能力比较
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Table 4 Comparation of the adsorptioncapacities of Cd onvarious zeolites
实验条件
吸附剂 吸附量/(mg/g) 文献
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pH 投加量/(g/L) Cd 初始质量浓度/(mg/L) 时间/min
FA 吸附剂 29.93 7.7 10 300 120 [10]
粉煤灰沸石 9.68 7 2 100 30 [11]
FA 沸石 86.96 6 0.5 20 90 [12]
壳聚糖交联沸石 9.10 5 10 100 420 [22]
斜发沸石 6.46 7 20 10 1440 [26]
NaA 沸石(ZE) 49.38 7 2 100 30 本文

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2.8 吸附热力学测定 由表 5 可知，G0，说明 ZE 对 Cd 的吸附是
因 Langmuir 等温方程中吸附常数 b 与热力学反 自发进行的。G 在20~0 kJ/mol，说明有物理吸附 [29] 。
应平衡常数 K 十分相近，本文采用 b 进行热力学方 H 为 19.83 kJ/mol，说明 ZE 对 Cd 吸附为吸热反
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程拟合 [28] ，以 lnK 对 1/T 作图，如图 11 所示，可知 应，吸附量随温度的升高而增大，S 为 75.65 J/(Kmol)，
H 和S。相关热力学参数见表 5。 说明随着反应的进行，系统的无序度增大，该结果

与吸附等温线结论一致。

3 结论

（1）FTIR 与 XPS 图谱表明，FA 经 NaOH 改
性后，Si—O—Si 和 Si—O—Al 断裂形成 Si—O 和
Al—O，进一步聚合成 NaA 型沸石。从 XRD 图谱
发现，FA 改性后出现明显的晶体构型，比表面积分
析表明，改性后 ZE 比表面积增大，约为 FA 的 15 倍。

（2）通过单因素实验发现，pH 在 4~9 时，ZE
图 11 不同温度对平衡系数的影响 对 Cd 的去除率在 90%以上，Cd 的吸附量随 ZE
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Fig. 11 Effect of temperature on the coefficients
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投加量的增加而增加，随着 Cd 初始质量浓度的增
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表 5 ZE 对 Cd 吸附的热力学相关参数 加而降低。当 ZE 投加量 0.1 g、Cd 初始质量浓度
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Table 5 Adsorption thermodynamic parameters of zeolite 2+
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for Cd 100 mg/L、吸附时间 30 min 时，Cd 去除率可达到
温度/¥ G/(kJ/mol) H/(kJ/mol) S/〔J/(Kmol)〕 98.68%。
25 2.30 19.83 75.65 （3）该吸附过程符合 Langmuir 等温方程，为单
35 3.01 分子层吸附，在 35 ¥下，饱和吸附量为 90.09 mg/g。
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45 3.57 且 1/n 在 0~1，为有益的吸附，ZE 对 Cd 吸附符合