摘要：硅酸盐分子筛是一种具有吸附脱附、催化、离子交换等多用途材料。本文对硅酸盐分子筛处理电镀含铜废水进行研究，分析了硅酸盐分子筛加量、吸附时间、温度和pH四个因素对Cu离子去除率的影响。通过实验分析得出最佳处理条件：在电镀废水质量浓度为98.2 mg/L时，硅酸盐分子筛加量为4 g/100 mL，合理的吸附时间为30min，温度的影响不显著，可以选择室温25℃作为处理温度，适宜的酸碱环境是pH为4~5，合理的搅拌速度为90 r/min。本文研究为实际电镀废水处理过程提供了理论依据。
关键词：硅酸盐分子筛,电镀废水,铜离子,水处理
0引言
随着我国工业产业的迅猛发展和变革，环境问题的严重性也日益凸显。作为全球三大污染工业之一的电镀行业，其生产过程中产生的废水中含有铜、铬、镍、锌等重金属和氰化物、添加剂、光亮剂等有害物质。电镀废水中的重金属等污染物因难以降解会长期存在自然界中，并会通过生物链在生物体内富集,长期威胁着人类的生命健康1-3)。电镀的工艺水平和发展程度对其他工业行业的发展也至关重要，我国作为一个电镀大国，电镀企业已经超过40000家，年产值达到数百亿元。因此，电镀废水的处理技术研究在我国重工业发展中显得尤为关键，也越来越受到国家和社会的重视。
目前，电镀废水处理的方式多采用化学法处理，但化学法存在成本高、易造成二次污染、工艺复杂等弊端。硅酸盐分子筛是一种结晶态的硅酸盐，由硅氧四面体通过氧桥键相连而形成的新型分子筛，其具有微孔结构大小均匀、高比表面积等特征，具有非常优越的吸附性能和离子交换性能，在水处理领域具有很好的应用前景4·61，本文就以硅酸盐分子筛对含铜电镀废水的处理进行了研究分析，
1实验材料和方法
1.1实验仪器和试剂
实验仪器:烧杯、量筒、胶头滴管等玻璃仪器，常德比克曼生物科技有限公司;恒温磁力搅拌器，JJ-3，常州润华电器有限公司;pH计，PHSJ-6L型，上海仪电科学仪器股份有限公司;分光光度计，BLD-UV1902PC，东莞博莱德仪器设备有限公司。
实验试剂:电镀废水水样，取自于广东省某电镀厂，经2h静置后取上清液备用，测定pH=4.1，Cu离子质量浓度为98.2 mg/L。硅酸盐分子筛，粒度为30目左右，化学通式为(M1,M2)OaSiO₂þH₂0，M、M2分别为一价、二价阳离子如K*、Nat和Ca*、Ba²+等。
1.2实验方法
量筒量取100 mL Cu离子质量浓度为98.2 mg/L的电镀废水置于400 mL烧杯中，加入一定量硅酸盐分子筛，调整恒温磁力搅拌器温度和速度搅拌一定时间，静置2h，过滤并取适当滤液测定剩余Cu离子含量，并按照公式(1)计算Cu离子去除率。我国《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)中“表2”对Cu离子的排放限值为0.5 mg/L.
去除率=[po-p:]÷pox100%.(1)
式中:po为电镀废水中Cu离子质量浓度，mg/L;pt为处理后水中Cu离子质量浓度，mg/L。
2实验结果与讨论
2.1硅酸盐分子筛加量的影响
为研究硅酸盐分子筛用量对于电镀废水中Cu离子去除率的影响，开展平行的7组实验，分别向100 mL电镀废水中加入1、2、3、4、5、7、10 g硅酸盐分子筛，在温度为30℃条件下，吸附时间30min，吸附完成后分别过滤测定Cu离子残余含量。不同硅酸盐分子筛加量对电镀废水中Cu离子去除率如图1所示。从图1可以看出，随着硅酸盐分子筛加量的增加，Cu离子的去除率不断增大;当硅酸盐分子筛的用量超过4 g，Cu离子去除率趋于稳定，保持在99.5%以上，残余Cu离子浓度为0.5 mg/L，能够达到国标中的排放限制。
2.2吸附时间的影响
为研究硅酸盐分子筛吸附时间对于Cu离子去除率的影响，将硅酸盐分子筛加量定为4g，经过10、20、30、40、50min分别测定Cu离子的残余质量浓度，计算出Cu离子去除率绘制折线图如图2所示，从图2中可以看出，前30 min随着吸附时间的推移Cu离子的去除率变化非常快，随后逐渐变慢。出现这种现象的原因是硅酸盐分子筛自身的空穴结构和带电性不断吸附带电的Cu离子，随着吸附时间的增加空穴逐渐变得饱和，致使去除率变化变慢。20 min时，Cu离子的去除率超过了90%，30 min达到99.5%，这说明硅酸盐分子筛对于Cu离子具有非常优异的吸附性能。为了能够保持较好的Cu离子去除效果，后续实验采用的硅酸盐分子筛加量参数选择4 g/100 mL，吸附时间参数选为30min。
2.3温度的影响
控制硅酸盐分子筛用量为4 g/100 mL，吸附时间为30 min，以温度为变量研究温度对于Cu离子去除率的影响。设定温度为20、25、30、35、40℃,实验结果如图3所示。由图3可知，温度从20℃变化至40℃,电镀废水中的Cu离子去除率不断升高，但整体的变化较小，温度对于Cu离子的去除率影响不明显。25℃时，Cu离子去除率达到了99.5%，因此室温条件下进行处理即可达到很好的效果，后续可设定实验温度为25℃。
2.4 pH的影响
使用硫酸和NaOH调整电镀废水pH，以pH值为单变量对Cu离子去除率进行研究，其他条件为硅酸盐分子筛加量4 g/100 mL，吸附时间为30 min，温度为25℃,实验结果如图4所示。由图4可知，随着pH值的升高，Cu离子的去除率逐渐下降。在pH＞6时，
Cu离子的去除率显著降低，这主要是因为随着pH的升高废水中氢氧根离子浓度增加，与硅酸盐分子筛产生竞争作用，使得Cu离子形成络合形态，降低了硅酸盐分子筛对Cu离子的去除效果。综合考虑电镀废水本身的pH和实验去除效果，适宜的废水处理pH值可以选择在4~5之间，可操作性和去除效果都较好。
2.5搅拌速度的影响
固定硅酸盐分子筛加量为4 g/100 mL，吸附时间为30 min，温度为室温25℃,pH=4，调整磁力搅拌器转速进行分组实验，实验结果如图5所示。从图5中可以明显看出，搅拌速度为90 r/min时Cu离子去除率最高；搅拌速度小于90 r/min时，Cu离子去除率随着搅拌速度的增大而增加，这可能是因为随着搅拌速度的增加分子筛充分分散，提高了分子筛的吸附效率；随着搅拌速度的进一步增大，Cu离子去除率出现一定程度的下降，并逐渐趋于稳定，这是因为在较高搅拌速度下废水内部流动加快，分子筛对于Cu离子造成了一定程度的脱附。所以，较高的速度不利于硅酸盐分子筛对于Cu离子的吸附，应合理控制吸附过程中的搅拌速度。
3结果与讨论
1）通过硅酸盐分子筛处理电镀含铜废水实验可以得出处理过程中的最佳条件：铜离子浓度为98.2 mg/L时，硅酸盐分子筛的最优加量为4 g/100 mL，处理时间为30 min，处理温度为室温25℃,合理的pH值环境为酸性4~5之间，合理的搅拌速度为90 r/min。
2）本文主要以单变量实验开展研究，通过一系列的对比分析探索出了硅酸盐分子筛处理电镀含铜废水的最佳条件，为实际水处理过程中最佳工艺条件的选择、成本控制提供了可靠的理论依据及数据支撑。
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