方沸石对Cd<'2+>的交换性能及其应用研究
由于沸石分子筛具有独特的晶体结构，使它们具有一个重要的性质就是可以进行可逆的阳离子交换。通过这种交换，能够改进沸石分子筛的吸附和催化性能，使沸石在环境修复、环境净化、环境替代等方面有着广泛的应用。方沸石是沸石族矿物的一种，是近些年国内外比较重视的新兴矿物资源。本论文主要研究了合成的方沸石与重金属Cd2+的交换性能及其应用，对方沸石的开发和利用具有重要的理论指导意义。
本实验以硅藻土为原料合成出结晶度和纯度都较好的方沸石，合成方沸石的硅铝比接近2，方沸石中的阳离子主要是Na+，水静态饱和吸附量为3.64﹪，对一价阳离子的交换容量为0.625mmol/g，对二价阳离子的交换容量为0.313mmol/g。
本文在静态条件下，研究了温度、浓度、pH值、阳离子共存等条件对方沸石与Cd2+交换的影响。实验表明：当交换液的pH值为5左右时，方沸石对Cd2+交换量较大；反应温度升高时，单位质量方沸石对Cd2+交换量增大；随着溶液中Cd2+初始浓度减小，方沸石对Cd2+的去除率升高，但单位质量方沸石对Cd2+的交换量逐渐减小；当溶液中有其他阳离子共存时，对方沸石与Cd2+的交换也有一定的影响。当溶液中存在多种阳离子时，会产生竞争交换，所研究的阳离子中，Pb2+的竞争交换能力较强，Cd2+次之。
绘制了20℃、40℃、60℃和80℃不同温度下方沸石与重金属Cd2+的交换等温线，对其热力学特性进行了讨论。实验证明，当Cd2+的初始浓度相同时，随着温度的升高，方沸石对Cd2+的交换量增加；当温度相同时，随着交换液Cd2+初始浓度的增加，方沸石对Cd2+的交换量也随之增加。在20℃和40℃时，方沸石对Cd2+的选择性小于对Na+的选择性，在60℃和80℃时，方沸石对Cd2+的选择性大于对Na+的选择性。Cd2+对方沸石中阳离子的最大交换度为0.669。此交换反应的△rHθm大于0，方沸石与Cd2+的交换反应属于吸热反应；温度越高，△rGθm越负，升高温度有利于方沸石与Cd2+的交换；各温度下的△rSθm大于0，说明此离子交换反应属于熵增的反应。
本文还考察了方沸石对模拟废水中Cd2+的去除效果。结果表明：方沸石能够有效去除废水中的Cd2+，去除率可达99.0﹪以上。
方沸石;沸石分子筛;重金属镉;阳离子交换;热力学;废水处理
大连理工大学
硕士
无机化学
辛钢;孟长功
2006
中文
TQ424.23;O614.242
51
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）