改性煤矸石处理重金属废水研究进展

随着我国工农业的迅速发展,废水排放量呈逐年增加趋势,水体重金属污染问题十分突出。重金属废水主要来源于矿山、冶炼、电解、电镀等企业排放的废水。如废水不经处理乱排乱放,极易导致水体重金属含量超标。而重金属在自然状态下并不能分解,只能转移其位置或转变其形态。目前,处理重金属废水的常用方法有离子交换法、膜分离法、氧化还原法、化学沉淀法、微生物法、吸附法等。离子交换法对无机离子的去除能力较强,树脂具有再生能力,但树脂成本高昂、处理周期较长、再生困难,当存在多种离子时,适用性较差。膜分离法效率高且无二次污染,但是膜的寿命短,易受污损,维护繁琐,且膜材料成本高。氧化还原法原理简单、操作简便,但由于需要加入氧化剂、还原剂,导致废水处理成本较高,且后续废液处理也是一个难题。化学沉淀法具有成本较低、适应性较强、操作简便等优势,但在对重金属废水处理的同时可能会产生一定量的重金属污泥。当重金属以络合物的形式存在时,处理效果相对较差,可能导致处理后的废水中重金属含量仍然超标。微生物法绿色无污染,去除效率较高,但微生物难以培养和保存,同时易受周围环境的影响,修复时间长。吸附法主要分为物理吸附和化学吸附,物理吸附适用于高浓度重金属废水的处理,化学吸附是利用吸附剂具有特殊官能团的多孔结构与高比表面积以及吸附剂带有的活性基团来吸附重金属,适用于污染严重但离子浓度低的废水。吸附法具有应用范围广、适应性强、处理周期短、去除效果好、易操作、吸附剂可循环利用等优点。常用的吸附剂有离子交换树脂、生物质炭、活性炭、纳米颗粒和石墨烯等。这些吸附剂的合成过程复杂、成本较高,从而限制了其发展和应用,因此迫切需要找到一种廉价、环保、高效的吸附材料来处理重金属废水。煤矸石是一种在成煤过程中与煤炭伴生的固体废弃物。通常将煤炭开采和洗选过程中产生的矸石称为煤矸石。目前通常以堆存的方式处理,占用了大量的土地资源;煤矸石风化和自燃后会释放有毒有害物质,严重威胁周边居民的身体健康,产生严重的环境污染问题。因此,对煤矸石资源的综合利用已经迫在眉睫。目前,煤矸石的利用方式大多是粗放式的,如制砖、水泥、混凝土以及直接填埋等。已有研究表明,采用适当的改性方法改性煤矸石,可使其具有成为廉价吸附剂的潜力。煤矸石具有多孔结构,可以有效吸收重金属离子,其在水污染处理领域具有很大的发展空间。本文综述了以改性煤矸石制备吸附剂、沸石分子筛等吸附材料的主要方法,分析了其处理不同浓度重金属污染废水的效果,探讨了以改性煤矸石制备吸附材料存在的问题,并提出了相应的解决方案,以期为重金属污染废水的高效处理和煤矸石综合利用提供参考。1煤矸石组成及性质煤矸石的组成与煤田的地质条件以及产地、层位等因素有关。煤矸石的矿物组成中除碳质外,其主要矿物成分是高岭石、蒙脱石、伊利石等黏土矿物,其次为石英、方解石、黄铁矿等。煤矸石的化学成分中除碳外,一般以氧化物为主,主要有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、TiO2等,其中SiO2和Al2O3占绝大多数。此外,煤矸石中还含有少量Pb、Zn、Cr、Cu、Hg等有毒有害物质。煤矸石丰富的矿物组成和化学成分以及特殊的物理性质,使其具备了资源特性。但煤矸石用作吸附剂处理含重金属废水时的吸附能力不强,因此需要对其进行改性,以增大其比表面积、提高孔隙率,从而增强其吸附性能。2改性煤矸石制吸附材料研究现状2.1改性煤矸石制吸附剂煤矸石内含有大量的黏土矿物,直接用其作吸附剂时吸附效率低、用量大。通过添加改性剂可去除煤矸石内的结晶水,同时改性剂可与煤矸石表面发生化学反应而疏通通道,增大其比表面积,提高吸附效率,节省吸附时间,增强吸附性能,还可以循环使用,降低成本。改性方式主要有热改性、碱改性以及其他改性方式。2.1.1热改性马啸等通过热改性煤矸石负载壳聚糖制备复合煤矸石颗粒材料,在煤矸石与ZnCl2质量比为20∶13、缺氧、698℃的条件下煅烧28min,制得的改性煤矸石对Cr(Ⅵ)的去除率高达86.40%;在改性煤矸石与壳聚糖质量比为1∶9时,其对Cr(Ⅵ)的去除率最高,达97.57%,对Cr(Ⅵ)的吸附效果优于煤矸石;热力学分析结果表明,复合吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的过程是放热反应的自发过程。陈江华等将煤矸石与ZnCl2按一定配比混匀后采用高温焙烧、盐酸酸浸等工艺进行改性,结果表明,在酸性条件下制得的改性煤矸石对Cr(Ⅵ)的去除效果较好,属于单分子层吸附。范立群等[24]将煤矸石与ZnCl2(脱水剂)按质量比20∶15混匀,于750℃下加热、回流、酸化,再经水洗干燥后制得酸改性煤矸石,其对废水中Pb2+的去除率达99.90%,处理后废水中Pb2+体积质量低于1.0mg/L,Pb2+在改性煤矸石上的吸附符合Freundlich吸附等温式,吸附过程主要为化学吸附。张战营等将煤矸石与ZnCl2按20∶15混匀,在缺氧、650℃下加热、回流、酸化,再经水洗干燥后制得改性煤矸石,在pH为1时,可将废水中的Cr(Ⅵ)离子体积质量降至0.02mg/L;其对Cr(Ⅵ)的吸附满足Freundlich吸附等温式和Langmuir吸附等温式,主要为化学吸附;在吸附剂吸附Cr(Ⅵ)后,使用硫酸浸泡再生,再生废液可用NaOH溶液中和处理。任平等利用氯化锌、盐酸对煤矸石进行改性后,发现煤矸石孔隙增多、比表面积增大、吸附能力增强,其对部分有机物和Cr6+的去除效果较好。陈冬梅等将高硫煤矸石与铁粉混合后加热改性,用于处理废水中的Ni2+,结果表明,粒径小于0.08mm的改性煤矸石在最佳试验条件下,对Ni2+的去除率接近100%,而且反应后的溶液pH在7左右,处理后可以直接排放。高翔等以煤矸石负载壳聚糖制备了功能陶粒,并用于模拟吸附Cr6+,在800℃下煅烧60min使煤矸石活性最大化,其对Cr6+的去除率可达75.6%。QIU等开发了一种新的煅烧方法,煤矸石经改性后比表面积和孔隙体积增大,其对Mn2+的吸附能力比煤矸石提高了7倍以上,改性煤矸石对Mn2+的吸附满足Langmuir方程和动力学模型,主要为单分子层吸附。MOHAMMADI等在850℃下对煤矸石进行焙烧,通过共沉淀法制备了氧化铁-煤矸石复合材料,在最佳条件下,对锌和锰的单金属吸附能力分别为42.1、30.12mg/g,竞争吸附锌和锰的容量分别为32.6、20.7mg/g,表明吸附物质之间具有拮抗作用;此外,将焙烧过的煤矸石与海藻酸盐混合制备了褐藻胶-煤矸石复合材料,在单一组分中,复合材料对锌和锰的吸附能力分别为77.68、64.29mg/g,对锌和锰的同时吸附能力分别为65.4、53.8mg/g,表明锌和锰之间有拮抗作用。MOHAMMADI等先焙烧煤矸石,然后用氧化铁和海藻酸盐改性,将得到的改性煤矸石用于吸附废水中的Zn(Ⅱ)、Mn(Ⅱ),结果表明:改性煤矸石对高初始浓度的Zn、Mn的吸附更有效,对单金属离子的吸附能力较强;氧化铁、海藻酸盐-煤矸石复合材料对Zn、Mn的吸附过程是自发和吸热的,且在非均相过程中进行。BEATA等对煤矸石进行了热改性,用于吸附废水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ),结果表明:改性煤矸石对重金属离子的吸附能力排序为Pb(Ⅱ)>Cu(Ⅱ)>Ni(Ⅱ);由吸附等温线可知,对于较高浓度的离子,主要为离子交换吸附。由于煤矸石中含有大量的SiO2,对其进行研磨后,其Si—O键易水化形成Si—OH,可与重金属离子发生配位反应。同时对煤矸石进行热改性,高温下其内部和表面SiO2形成≡SiOH,解离后可以形成吸附重金属离子的SiO-;高岭土在高温下发生脱水和分解,Si—O键和Al—O键断裂,内部结构被破坏,反应生成活性更高的偏高岭土。此外,对煤矸石进行无氧焙烧,其中的碳被煅烧焦化,形成大小不一的孔隙结构,使其吸附性能得到有效提高。通过添加活化剂ZnCl2对煤矸石进行热改性,可以降低煤矸石的活化温度,同时ZnCl2在高温下分解为ZnO,加入盐酸反应溶解,其内部和表面产生了大量孔隙,大大增加了煤矸石的比表面积,增强了煤矸石对重金属离子的吸附能力,其吸附机制大多为静电吸附、物理吸附和化学吸附。但煤矸石进行热改性后粒度变细,吸附重金属离子后的后续处理困难,不易再生使用,且高温煅烧不仅耗能,而且在煅烧过程中可能会释放有毒有害气体,对人体健康和环境产生潜在危害。因此,未来还需要对煤矸石的热改性机理、废气处理等进行深入研究。2.1.2碱改性尚瑞瑞等将煤矸石经过铝粉发泡、NaOH激发、高温煅烧后得到煤矸石基多孔材料,其对Pb2+的吸附率达99.92%。SHU等将空心煤矸石微球引入地质聚合物基体中制备了复合吸附剂并用于吸附水溶液中的重金属离子(Cu2+、Cd2+、Zn2+和Pb2+),其对重金属离子的吸附能力排序为Pb2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+,该复合吸附剂对以上离子的吸附可以很好地拟合Langmuir模型和准二级动力学模型。ZHANG等以煤矸石为原料制备了水合硅酸钙并用于去除废水中的Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ),最高吸附容量分别为70.42、68.03mg/g,且经过6次吸附和解吸循环后,水合硅酸钙的性质仍然稳定,此吸附为吸热过程,主要是物理吸附。WU等以煤矸石为原料,通过碱活化煅烧法制备了分级多孔碳,其比表面积高达2012.7m2/g,对Cr(Ⅵ)和Rh-B的吸附量分别为320.51、3086.42mg/g,研究发现分级多孔碳对Cr(Ⅵ)的吸附为化学吸附。王姣等合成了nFe/FeOx-Gangue复合材料,再生的nFe/FeOx-Gangue在体积质量为5.0mg/L的溶液中连续6次吸附Cd2+后的吸附率仍达99.12%;一阶动力学模型及Freundlich等温模型较好地拟合了该复合材料对Cd2+的吸附过程。WANG等以煤矸石和赤泥为原料,通过焙烧,再加入碱性活化剂制备了新型地质聚合物并用于吸附溶液中的Pb2+、Cu2+,其最大吸附量分别为137.7、90.0mg/g,该吸附剂对Pb2+、Cu2+的吸附主要为化学吸附,在吸附过程中发生了边界扩散。GUO等通过试验对比了自燃煤矸石和改性煤矸石的吸附性能,研究发现通过NaOH改性显著提高了自燃煤矸石对矿山酸性废水中Fe2+和Mn2+的去除效率,对Fe2+和Mn2+的平均去除率分别为97.73%和44.82%。郭旭颖等利用NaCl、NaOH、HCl对自燃煤矸石进行改性,研究发现:碱改性后的煤矸石吸附效果最好,对Fe2+、Mn2+的吸附量分别为0.811、0.321mg/g;煤矸石对两种离子的亲和力和吸附效果均较好,膜扩散和颗粒内扩散控制了Fe2+在自燃煤矸石上的吸附,改性煤矸石对Fe2+的吸附过程符合一级或二级动力学模型。陈莉荣等利用煤矸石和石灰石掺入适量氯化铝制备了吸附剂并用于Cr6+吸附试验,其对Cr6+的去除率达96.73%;以煤矸石、石灰石和氯化铝为原料制备了碱性复合吸附剂和中性复合吸附剂,碱性吸附剂表面凹凸不平,孔隙多,易于吸附,而中性吸附剂孔径较小,孔隙结构复杂,对于吸附Pb2+有利,研究发现:室温下碱性吸附剂对Pb2+的去除率为96.68%;当吸附时间为80min时,中性吸附剂对Pb2+的去除率为85.40%。张铁军等以洗煤厂的煤矸石、天然黏土和石灰石为原料,掺入适量氯化铝制备了吸附剂并用于吸附废水中的Zn2+,该吸附剂对Zn2+的去除率达96.28%,其对Cr6+、Pb2+、Zn2+的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,且吸附易发生。将碱与煤矸石混匀后进行高温焙烧,随着温度的升高,煤矸石中一些组分由晶态转化为非晶态,表现出了一定的化学活性,从而使煤矸石中的Fe、Al、Ca、Si等氧化物更易溶出,其表面和内部的孔隙数量及吸附位点增多,增大了比表面积,提高了吸附性能;同时煤矸石中的硅铝酸盐与NaOH等反应生成硅铝酸钠,其具有一定的吸附作用,吸附机制以螯合作用、表面络合作用和还原作用为主,且随着煤矸石与碱质量比的增大,二者反应更加充分,孔隙体积和比表面积增大,吸附能力提高;但NaOH增加到一定程度时因碱性较强会腐蚀煤矸石,导致其吸附性能下降,同时在用碱改性煤矸石制备吸附剂时未充分考虑吸附剂再生问题以及改性过程中产生的废气废水的处理问题,因此后续研究还需要更多地考虑经济性和环保性。2.1.3其他改性方法SHANG等制备的巯基改性煤矸石对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)均具有良好的吸附性能,最大理论吸附容量分别为332.8、110.4、179.2mg/g,对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型及Langmuir模型,为单层化学吸附,且吸附是自发的。ZHANG等利用煤矸石和十六烷基三甲基溴化铵制备的新型吸附剂对Cr(Ⅵ)具有高选择性,15min内吸附效率达85%,最大吸附量为55.09mg/g,经5次循环解吸后,吸附效率仍保持较高水平,该吸附剂对Cr(Ⅵ)的选择性吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型,以静电吸附为主。DONG等将煤矸石与硫酸盐还原菌(SRB)结合进行改性并用于吸附矿山废水中的SO42-、Fe2+和Mn2+,试验设置1号柱(SRB结合高德煤矿自燃矸石)、2号柱(SRB结合海州自燃矸石)、3号柱(SRB结合海州矸石)和4号柱(SRB结合山西矸石),研究结果表明,3号柱的吸附效果最好,COD和SO42-的最高去除率分别为84.41%和72.73%,Fe2+和Mn2+的平均去除率分别为98.70%和79.97%,说明SRB结合海州矸石治理矿山酸性废水的效果最好。范戈对自燃煤矸石进行了微生物改性和化学活化改性(NaCl、NaOH、HCl),研究结果表明:微生物改性自燃煤矸石的吸附效果最好;在NaCl、NaOH、HCl化学改性自燃煤矸石中,NaOH改性自燃煤矸石的吸附效果最佳,其对Fe2+的去除率为92.53%,对Mn2+的去除率为87.54%;微生物改性自燃煤矸石对废水中Fe2+、Mn2+、SO42-、COD的去除率分别为99.85%、70.72%、86.05%、74.91%,其对重金属离子的吸附过程符合二级动力学模型和Freund-lich等温模型,对离子的吸附主要表现为表面配位、离子交换等。朱建明通过球磨和添加氧化钙球磨的方式分别得到改性球磨煤矸石和改性球磨钙基煤矸石,利用这两种改性煤矸石对Cd2+模拟废水进行了吸附试验,结果表明,改性球磨钙基煤矸石对Cd2+的去除效果更佳,准二级动力学模型和Langmuir模型能较好地拟合改性煤矸石对Cd2+的吸附过程,且吸附机理主要是静电吸附和络合反应。JABLONSKA等利用HNO3和H2O2对煤矸石进行了化学改性,结果表明,与煅烧相比,化学改性是通过消除煤矸石中的阳离子来增加微孔数量和增大比表面积的,进而提高其吸附性能。通过酸化等方法活化改性煤矸石,可使煤矸石结构变得疏松,并溶出煤矸石中的Fe、Al、Ca等元素,从而去除结合水和杂质,使煤矸石孔隙数量增多,比表面积增大,同时使煤矸石的晶相转化为非晶相;改性煤矸石的吸附性能较原单体煤矸石好,更有利于吸附废水中的重金属离子;但目前通过煤矸石改性制备吸附剂用于废水处理仍停留在实验室阶段,后续还需要对煤矸石性质、改性后的孔隙结构及其吸附机理等进行深入研究,以实现煤矸石的资源化利用。2.2改性煤矸石制沸石分子筛高岭石是煤矸石的主要成分,属于硅铝酸盐矿物,是制备沸石分子筛的理想原料。沸石分子筛具有复杂多变的孔隙结构,是一种良好的吸附剂。近年来的研究发现,沸石分子筛可以去除废水中的重金属离子、氨氮、磷、有机物等污染物。2.2.1X型沸石分子筛孙鸿等以煤矸石为原料制得A型和X型沸石-活性炭复合材料,研究发现,复合材料可一次性去除废水中的Cr3+和有机酚等有毒污染物;该复合材料具有中微孔双重结构,还具有亲水性、亲油性及离子交换性,对Cr3+和有机酚具有较高的去除率。王思阳以赤峰煤矸石为原料,通过碱熔融-水热法合成了X型沸石,在最佳条件下该沸石对Cu2+、Hg2+的吸附量和去除率分别是149mg/g、99.1%和97.4mg/g、97.4%,且吸附饱和的X型沸石可再生,准二级动力学模型及Langmuir模型能较好地拟合X型沸石对Cu2+、Hg2+的吸附过程,其吸附为单分子层吸附、化学吸附。梁止水等利用碱熔法制备了NaX型分子筛,在室温下对弱酸性溶液中的Cd2+去除率高于90%,NaX型分子筛对Cd2+的吸附符合Langmuir模型,其吸附主要是优惠型吸附。GE等采用碱熔水热法制备了NaX沸石,在最佳试验条件下,沸石对Pb2+的最大吸附量可达457mg/g,NaX沸石对Pb2+的吸附符合准二级动力学模型及Langmuir模型,离子交换、表面络合、化学吸附在吸附过程中占主导地位。CHEN等以煤矸石为原料合成了NaX沸石,其对水溶液中的Cd(Ⅱ)的最大平衡吸附容量为38.61mg/g,NaX沸石对Cd(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型及Langmuir模型,该吸附以化学吸附为主。张萌萌通过碱熔融水热法合成了NaX沸石,研究发现随着初始浓度的增大,NaX沸石对Cr3+、Cd2+和Cu2+的单位吸附量均有不同程度的增加,而去除率则逐渐降低;采用氯化铝、十六烷基三甲基溴化铵、硫酸亚铁改性矸石基NaX型沸石,发现随着初始浓度的升高,这3种NaX型沸石对Cr6+的去除率不断降低,而单位吸附量不断增加;经实验验证,3种改性沸石均能在120min内达到吸附平衡,吸附过程符合伪二级动力学模型及Langmuir模型,吸附主要为单层吸附。陈建龙对煤矸石采用改进的碱熔法合成了NaA和NaX型沸石分子筛并用于去除废水中的Cr3+、Cd2+、Cu2+、Co2+,试验结果表明,NaX型沸石分子筛能够在40min内去除90%以上的Cr3+、Cd2+、Cu2+、Co2+,初始浓度的升高会导致去除率的下降,但均能在120min内达到吸附平衡;将沸石分子筛进行3次循环吸附试验后,其稳定性仍然较好;动力学试验结果表明,NaX型沸石分子筛对Cr3+、Cd2+、Cu2+、Co2+的吸附过程符合二级反应速率方程,其对以上离子的吸附由液膜、颗粒内扩散控制,同时由Freundlich模型可知,沸石分子筛表面分布着大量不均匀的活性位点,更易于吸附重金属离子等污染物。VASYLYEVA等合成的NaX型沸石对废水中Zr(Ⅳ)的最大吸附量为75mg/g,Freundlich模型可以较好地拟合沸石对Zr(Ⅳ)的吸附过程,其吸附方式主要是化学吸附。2.2.2沸石复合材料JIN等采用碱活化水热法制备了煤-方沸石复合吸附剂,其对Pb2+有良好的吸附效果,最大吸附量达268mg/g,拟二级动力学模型及Langmuir模型可以较好地拟合该复合吸附剂对Pb2+的吸附,吸附方式为单层、化学吸附。LI等制备了沸石活性炭复合材料,其具有高达669.4m2/g的比表面积,对Cu2+和Rh-B的最大吸附量分别为92.8、94.2mg/g。LI等以竹子和煤矸石为原料制备了沸石活性炭复合材料,其具有高比表面积,对Cu2+和Rh-B的最大吸附量分别为104.9、83.34mg/g,且经过5次吸附和解吸循环后,其吸附性能仍然较好;由热力学及动力学分析发现,复合材料对Cu2+和Rh-B的吸附属于单层、物理吸附。ZHAO等以煤矸石和油菜秸秆为主原料制备了煤矸石-生物炭复合材料,从煤矸石中引入的金属氧化物提高了CG-RS的吸附性能;由动力学及Langmuir模型分析发现,该吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附过程是自发的、单层、化学吸附。BU等通过碱熔融-水热法对煤矸石进行改性制得活性炭-4A沸石复合材料,研究发现合成的复合材料不仅可以吸附重金属离子,还可以有效聚集有机化合物。LI等通过微波辅助水热法合成了方沸石活性炭复合材料,其对Pb2+的最大吸附量是煤矸石的4倍以上,对Pb2+的最大吸附量达125.57mg/g;根据拟二级动力学模型及Langmuir模型分析发现,其对Pb2+的吸附是通过离子交换实现的,属于单层均匀吸附和化学吸附。NGAH等合成了3种不同类型的壳聚糖-沸石复合材料(CZ-0、CZ-1和CZ-2),其对Cu(Ⅱ)的最大吸附量分别为25.61、51.32、14.75mg/g,3种复合材料对Cu(Ⅱ)的吸附可以较好地拟合动力学模型及Langmuir模型,吸附方式以单层吸附、化学吸附为主。2.2.3其他类型沸石夏彬[66]以煤矸石为原料,利用水热法合成了A型沸石吸附剂,在最佳条件下A型沸石对Pb2+、Cd2+去除效果和吸附量分别是96.23%、32.08mg/g和94.86%、31.62mg/g;对A型沸石进行优化后,其对溶液中Pb2+、Cd2+的吸附量约为煤矸石的1.9倍;A型沸石对Pb2+、Cd2+的吸附符合拟二级吸附速率方程及Langmuir模型,吸附方式主要为单层、化学吸附。臧晔采用传统水热合成法,在钠钾体系中合成了LSX型沸石,在最佳吸附条件下对Zn2+、Ni2+的去除率和吸附量分别为96.36%、96.36mg/g和96.83%、72.62mg/g,且吸附饱和后的沸石可再生,再生率在90%以上;LSX型沸石对两种离子的吸附符合拟二级吸附速率方程及Freundlich模型,吸附方式为非均相多层吸附、物理化学并存吸附,且吸附易发生。马志军等制备了煤矸石基方沸石分子筛,其对初始体积质量为20mg/L的Cr3+去除率为99.88%,Langmuir模型及准二级动力学模型能较好地拟合分子筛对Cr3+的吸附过程,吸附方式主要是单层吸附。BU等通过碱熔水热法改性煤矸石制备了NaY沸石,其对Pb2+去除率高达100%,5次循环后仍超过63.71%;Langmuir模型和动力学分析结果表明,NaY沸石对Pb2+的吸附主要是离子交换吸附。ZHOU等通过碱活化煤矸石制得立方沸石,其对Cu2+和Rh-B的去除效率分别为83.5%和95.1%,相比煤矸石大大提高;根据动力学和热力学分析可知,沸石对Cu2+和Rh-B的吸附过程是吸热自发的、单层及物理吸附。齐登辉等通过加入不同的碱源在超临界水热条件下合成沸石,并在超临界水热条件下成功合成了方钠石、钙霞石和钾霞石,钾霞石的热稳定性和液相脱汞能力比其他两种沸石好,将其用于去除Hg2+,脱汞率达95.71%。JAMIL通过微波法合成了A型沸石和方沸石,用于吸附废水中的Co、V、As、Pb、Ni等重金属,结果表明,A型沸石对5种重金属离子的吸附效果优于方沸石,其吸附遵循准一级动力学模型及Langmuir模型,吸附方式主要为表面物理吸附。通过碱熔融水热法合成的沸石分子筛,煤矸石在高温高压下发生脱水和热解,其中的高岭土活化为偏高岭土,同时在水热过程中由于NaOH溶液解离产生的OH-导致部分Al—O和Si—O键断裂,使其热力学不稳定,可溶性硅、铝在碱性条件下反应生成硅铝酸钠,其具有一定的吸附能力;此外,在碱处理和超声波处理条件下Si、Al和Ca等可溶物易溶出,使沸石分子筛表面和内部具有微孔和中孔的复杂孔隙结构,增大了沸石的比表面积,使其具有良好的离子交换和吸附性能,且可再生率高,能够循环使用。随着沸石吸附剂投加量的增大及温度的升高,吸附剂对废水中重金属离子的去除效果更佳;但在强酸性条件下,吸附剂的吸附效果较差,而在弱酸弱碱及中性条件下的吸附效果较好。大多数沸石分子筛的孔径较小,限制了其在废水处理领域的应用,在后续研究中可以通过对沸石分子筛进行无