為了更好的去除水體中微量汞，研究了采用二氧化錳和殼聚糖對天然沸石進行改性，著重考察了pH、溫度、離子強度、Hg2+初始濃度和時間對改性前后Zeolite吸附Hg2+的影響，并研究了其吸附機理。結(jié)果表明，改性沸石受pH、溫度和離子強度影響較小，在pH、溫度、離子強度和初始濃度為6.25℃、0.05mol·L－1和50μg·L－1時，二氧化錳+殼聚糖改性沸石(ZCM)對Hg2+的去除率高達99%，符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

一、汞的危害與沸石作用

汞是一種劇毒物質(zhì)，汞及其化合物嚴(yán)重威脅著人體健康和自然生態(tài)系統(tǒng)。隨著汞排放的不斷增加和汞污染事件的發(fā)生，汞污染越來越受到人們的重視。研究表明，汞可對人的肺、腎、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和染色體造成永久性傷害。20世紀(jì)60～80年代的松花江汞污染事件，江水和沉積物中汞含量嚴(yán)重超標(biāo)，部分人群出現(xiàn)甲基汞中毒癥狀。在距離人類較遠的北極地區(qū)，汞污染在海洋食物鏈中也日趨嚴(yán)重。

隨著人們不斷對汞危害性認(rèn)知的提高，含汞廢水的處理逐漸引起了廣泛關(guān)注，處理方法主要有化學(xué)沉淀、離子交換、電解法和吸附法等。相比之下，吸附法是一種操作簡便無污染的簡單有效的方法。活性炭作為常見的吸附劑吸附容量大，去除效果好，但材料的獲得相對昂貴，不適用于大規(guī)模的工業(yè)處理。

沸石作為一種架狀硅酸鹽礦物，廣泛分布與地球巖石圈中。由于其比表面積大，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達，具有較強的離子交換性能，對陽離子污染物具有較好的吸附效果，礦藏豐富，價格合理，且對環(huán)境沒有任何影響，被廣泛應(yīng)用于水污染的治理中。天然沸石的吸附容量較低，許多學(xué)者通過對其進行酸、堿、高溫、有機、無機等各種物理和化學(xué)改性來不斷提高吸附容量。

二、結(jié)果與討論

pH決定著Hg2+在水中的化學(xué)形態(tài)和吸附劑表面的一些化學(xué)性質(zhì)，所以pH是吸附劑吸附效果的一種重要影響因素。為了確定最佳的吸附pH值實驗設(shè)置了pH值為2～10，結(jié)果如圖1所示。pH對三種不同沸石的汞的吸附效率均有影響，pH在6附近偏酸環(huán)境下天然沸石的吸附效率高達75%，與其他研究結(jié)果相似。

天然沸石對Hg2+的吸附更容易受溫度的影響，隨著溫度不斷升高，天然沸石的吸附率不斷降低，說明天然沸石對Hg2+的吸附主要是物理吸附，同時吸附本身是放熱反應(yīng)，溫度升高，吸附反應(yīng)向反方向移動，不利于吸附進行。

并且，由圖11可知，改性后沸石吸附速率較快，達到平衡時間較天然沸石短。天然沸石在10h時基本達到吸附平衡，而二氧化錳+殼聚糖改性沸石和殼聚糖改性沸石分別在1和4h就已經(jīng)基本達到吸附平衡狀態(tài)。改性沸石比天然沸石吸附速率較快，是因為經(jīng)高溫煅燒后，去除了沸石表面和孔隙中的有機物等雜物，疏通了孔道并增加了接觸面積。

總之，沸石受pH、溫度和離子強度影響較小，是一種良好的汞吸附劑，20目改性沸石相比其他研究結(jié)果具有顆粒大、易處理、價格合理等優(yōu)點，不需要吸附后的混凝沉淀等處理，能較大的節(jié)約成本和提高效率，易實現(xiàn)工程應(yīng)用，可應(yīng)用于汞微污染地表水及突發(fā)性汞污染事故的處理。