CN103754978A - 一种利用KNbWO6选择吸附分离铅离子的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用烧绿石结构的KNbWO6·H2O选择吸附分离重金属铅离子的方法。在水中加入铌钨酸钾，在pH值4～5.5下搅拌20～50小时，离心分离固体和清液；铌钨酸钾用量按水体积计算为0.2～0.6克/升。KNbWO6·H2O可以通过离子交换作用吸附分离铅离子，且对于铅离子的吸附有很好的选择性。本发明方法简便、高效，对重金属铅离子的分离吸附具有很好的效果，可以应用于废水污水中重金属铅的去除以及复杂体系中铅离子的分离，吸附铅离子后的铌钨酸钾可以利用硝酸交换再生，重复利用。
Description
技术领域
本发明属于重金属吸附分离的技术领域，涉及一种无机离子交换剂的应用，用于污水废水中铅离子的吸附分离。
背景技术
采矿、废气排放和使用金属制品等产生的重金属污染成为影响人类健康的重要问题。铅是一种十分常见且毒很强的重金属污染物，在金属电镀，原油精炼，油漆和颜料产业以及电池生产等过程中都会产生污染。环境中的无机铅及其化合物十分稳定，不易代谢和降解，接触到铅会对人体器官特别是肺、肾脏、生殖***、心血管***带来不良影响。由于铅的毒性和污染特点，对其在环境中的标准值要求很高，特别是西方发达国家对铅的使用有严格的限制，中国2012年最新的《生活饮用水卫生标准》要求铅含量不可超过0.01mg/L。
高效的去除污水中铅等重金属离子的有效方法对于保护环境和人类健康十分重要。处理废水中的重金属离子有很多种方法，例如：还原沉积、蒸发、电化学还原、吸附和直接沉降。吸附被认为是高效且比较经济的用于处理污水中重金属离子的方法，包括活性炭等吸附剂可以用于除去污水中的重金属离子。天然或人造沸石、金属亚铁氰化物及铁氰化物、层状化合物、过渡金属水合氧化物和氢氧化物等无机材料也可以作为重金属离子的吸附剂。近年来，有报道利用钛酸盐纳米结构(J.Phys.Chem.C.,112,16275-16280,2008)及钛酸盐与四氧化三铁复合物(J.Mater.Chem.A.,1,805-813,2013)作为铅离子的吸附剂；层状锰氧化物也用于铅离子的吸附剂(J.Hazard.Mater.,196,318-326,2011)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供了不同于现有技术的一种利用烧绿石结构铌钨酸盐KNbWO6通过离子交换作用吸附分离铅离子的方法。
烧绿石结构铌钨酸钾对于铅离子Pb2+的吸附有很好的选择性，将KNbWO6·H2O和同时含有Cd2+、Co2+、Mn2+、Pb2+离子的溶液进行吸附实验时发现，Cd2+、Co2+、Mn2+三种离子的存在对于铅离子的吸附效果无明显影响。吸 附铅离子后的铌钨酸盐可以利用硝酸交换再生，重复利用。本发明方法简便、高效，对重金属铅的分离吸附具有很好的效果，可以用于污水中重金属的去除，以及复杂体系中铅离子的分离。
具体的技术方案如下。
一种利用KNbWO6选择吸附分离铅离子的方法，在水中加入铌钨酸钾（KNbWO6·H2O），在pH值4～5.5下搅拌20～50小时，离心分离固体和清液；铌钨酸钾用量按水体积计算为0.2～0.6克/升。
所述的铌钨酸钾，是烧绿石结构的KNbWO6·H2O。
优选的离子交换条件为，铌钨酸钾用量按水体积计算为0.4～0.5克/升，在pH值5～5.5下搅拌48～50小时。铌钨酸钾用量大于0.5克/升效果也很好，但大于0.6克/升就浪费了。
可以用浓度0.1摩尔/升的硝酸调节pH值。
温度的升高有助于Pb2+离子吸附率的提高。但对废水污水中Pb2+离子吸附分离而言，大多数是在常温下进行的。
本发明首次提出利用铌钨酸钾通过离子交换作用吸附分离铅离子，这种利用离子交换作用进行吸附分离的方法与现有的、利用表面吸附作用吸附分离铅离子在原理上完全不同；本发明方法简便、高效；烧绿石结构的KNbWO6·H2O对重金属铅离子的分离吸附更具有非常好的效果，吸附率在75%以上，对吸附后所得清液进行感应耦合等离子体（ICP）分析测试，利用Langmuir等温吸附方程进行拟合计算，KNbWO6·H2O样品在pH值为5.0，对硝酸铅溶液中铅离子最大吸附量为86.95毫克/克；在只有离子可以进入的烧绿石结构的KNbWO6·H2O的孔道结构中，通过离子交换吸附分离铅离子，且对于铅离子的吸附具有更好的选择性，可以避免复杂体系中其他杂质对吸附效果产生影响；本发明可以应用于污水中重金属铅（铅离子）的去除以及复杂体系中铅离子的分离，吸附铅离子后的铌钨酸钾可以利用硝酸交换再生，重复利用。
附图说明
图1为铌钨酸钾KNbWO6·H2O交换铅离子的朗格缪尔（Langmuir）等温吸附曲线拟合模型。
图2为实施例2的离子交换吸附效率随时间变化曲线。其中离子交换效率是：
纵坐标是交换后溶液中剩余铅离子浓度。
图3为铌钨酸钾KNbWO6·H2O对50毫克/升硝酸铅溶液的离子交换吸附效率以及硝酸铅与硝酸钴、氯化锰、氯化镉溶液共存时铅离子交换吸附结果比较。
具体实施方式
实施例1
配制浓度为20，30，40，50，60，80，90，100毫克/升的硝酸铅溶液各50毫升，用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为5.0，室温条件下，将20毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述50毫升硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间48小时后，离心方法将固液分离，得到的清液利用感应耦合等离子体（ICP）进行铅离子浓度分析。测得的实验结果与朗格缪尔（Langmuir）等温吸附方程式进行拟合，用平衡浓度Ce（毫克/升）对Ce/Qe(克/升，Qe是平衡吸附量)作图，发现Langmuir等温吸附曲线很好的拟合了等温线数据。
图1给出Langmuir等温吸附拟合曲线数据。
实施例2
配制30毫克/升硝酸铅溶液,用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为5.0，室温条件下，将20毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述50毫升硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间48小时后，离心方法将固液分离，得到的清液利用感应耦合等离子体（ICP）进行铅离子浓度分析。
离子交换48小时后，离子交换效率为99.0％。图2给出铌钨酸钾KNbWO6·H2O对30毫克/升硝酸铅溶液的离子交换吸附效率随时间变化曲线。右图2可知，本实施例条件下离子交换时间20小时，离子交换效率88.7%。
实施例3
配制50毫克/升硝酸铅溶液，用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为5.0，室温条件下，将20毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述50毫升硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间48小时后，离心方法将固液分离，得到的清 液利用感应耦合等离子体（ICP）进行铅离子浓度分析。
与实施例2相比较，增加铅离子初始浓度，离子交换效率76.2%。
实施例4
配制30毫克/升硝酸铅溶液,用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为4.0，室温条件下，将20毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述50毫升硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间48小时后，离心方法将固液分离，得到的清液利用ICP进行铅离子浓度分析。
与实施例2相比较，反应pH值下降，离子交换效率降低。
实施例5
配制30毫克/升硝酸铅溶液,用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为5.5，室温条件下，将20毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述50毫升硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间48小时后，离心方法将固液分离，得到的清液利用ICP进行铅离子浓度分析。
与实施例2相比较，反应pH值增大，离子交换效率无明显变化。
实施例6
配制30毫克/升硝酸铅溶液,用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为5.0，室温条件下，将20毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述50毫升硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间10小时后，离心方法将固液分离，得到的清液利用ICP进行铅离子浓度分析。
与实施例2相比较，缩短离子交换时间，离子交换效率下降。离子交换时间10小时离子交换效率约为67%。
实施例7
配制30毫克/升硝酸铅溶液,用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为5.0，室温条件下，将20毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述50毫升硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间50小时后，离心方法将固液分离，得到的清液利用ICP进行铅离子浓度分析。
与实施例2相比较，延长离子交换时间，离子交换效率无变化。
实施例8
配制30毫克/升硝酸铅溶液,用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为5.0，室温条件下，将10毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述50毫升硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间48小时后，离心方法将固液分离，得到的清液利用感应耦合等离子体（ICP）进行铅离子浓度分析。
与实施例2相比较，减少KNbWO6·H2O用量，离子交换效率有所降低。
实施例9
配制30毫克/升硝酸铅溶液，用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为5.0，室温条件下，将30毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述50毫升硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间48小时后，离心方法将固液分离，得到的清液利用感应耦合等离子体（ICP）进行铅离子浓度分析。
与实施例2相比较，增加KNbWO6·H2O用量，离子交换效率无变化。
实施例10
配制30毫克/升硝酸铅溶液,用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为5.0，体系升温到90℃后，将20毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述50毫升硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间2小时后，离心方法将固液分离，得到的清液利用感应耦合等离子体（ICP）进行铅离子浓度分析。
离子交换时间仅2小时，离子交换效率为100％。与实施例2相比，温度升高，离子交换效率得到明显提高。
实施例11
为了考察pH值对KNbWO6·H2O离子吸附效果的影响，进行条件一致的吸附效果实验，配制五份初始浓度50毫克/升的硝酸铅溶液50mL，分别用1摩尔/升的硝酸调节溶液pH值为2、3、4、5.0、5.5，室温条件下，将20毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O加入到上述硝酸铅溶液中，磁力搅拌作用下离子交换时间30小时后，离心方法将固液分离，得到的清液利用感应耦合等离子体（ICP）进行铅离子浓度分析。
表1给出不同pH值条件下，铌钨酸钾KNbWO6·H2O对硝酸铅溶液中的铅离子交换影响。
实验结果说明pH值为5.0和5.5铅离子吸附效果好，pH值大于5.5吸附效 果有下降趋势。
表1
实施例12
为了考察KNbWO6·H2O离子选择性吸附效果，进行选择性吸附实验：配制硝酸铅浓度为50毫克/升、硝酸钴浓度为50毫克/升、氯化锰浓度为50毫克/升、氯化镉浓度为50毫克/升的混合溶液50毫升，用0.1摩尔/升硝酸调节溶液pH值为5.0到5.5之间，加入20毫克烧绿石结构的KNbWO6·H2O样品，室温条件下搅拌30小时，离心分离固体和清液，清液进行感应耦合等离子体（ICP）分析，Mn2+,Cd2+,Co2+，Pb2+的离子交换效率分别为7.2%,0.6%,21.2%和78.6%。
铌钨酸钾KNbWO6·H2O对50毫克/升硝酸铅溶液的离子交换吸附效率以及硝酸铅与硝酸钴、氯化锰、氯化镉溶液共存时铅离子交换吸附结果比较，见图3。
与实施例3相比，在几种离子同时的存在的条件下，KNbWO6·H2O仍然对Pb2+保持很高的离子交换效率，对Pb2+具有很好的选择性。
Claims (4)
1.一种利用KNbWO6选择吸附分离铅离子的方法，在水中加入铌钨酸钾，在pH值4～5.5下搅拌20～50小时，离心分离固体和清液；铌钨酸钾用量按水体积计算为0.2～0.6克/升。
2.根据权利要求1所述的利用KNbWO6选择吸附分离铅离子的方法，其特征在于，所述的铌钨酸钾，是烧绿石结构的KNbWO6·H2O。
3.根据权利要求1或2所述的利用KNbWO6选择吸附分离铅离子的方法，其特征在于，所述的吸附分离铅离子的方法，铌钨酸钾用量按水体积计算为0.4～0.5克/升，在pH值5～5.5下搅拌48～50小时。
4.根据权利要求1或2所述的利用KNbWO6选择吸附分离铅离子的方法，其特征在于，用浓度0.1摩尔/升的硝酸调节pH值。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5133871A (en) * | 1990-06-12 | 1992-07-28 | Ehud Levy | Water filter |
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| CN103395840A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-11-20 | 吉林大学 | 一种制备铌钨酸盐的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ALEKSANDR V. KNYAZEV 等: "Thermodynamic modeling, structural and spectroscopic studies of the KNbWO6–KSbWO6–KTaWO6 system", 《THERMOCHIMICA ACTA》 * |
| QIUYE LI 等: "Facile ion-exchanged synthesis of Sn2D incorporated potassium titanate nanoribbons and their visible-light-responded photocatalytic activity", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》 * |
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