随着工业发展，含重金属离子的废水排放使水体污染加剧，如何高效去除水中重金属成为环保领域的关键课题。沸石作为一种性能优良的吸附剂，在水体净化方面展现出巨大潜力，其对重金属离子的吸附研究也成为热点。在2025年的沸石行业竞争中，深入探究沸石对不同重金属离子的吸附特性，对于提升沸石在水处理领域的竞争力至关重要。

  一、实验材料与方法：为研究沸石吸附特性奠定基础

  《2025-2030年全球及中国沸石行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，实验选用人造沸石作为核心材料，实验用水为去离子水。实验仪器包括行星式球磨机、双功能恒温气浴振荡器、pH 计、等离子体发射光谱仪等。将人造沸石用去离子水洗净烘干后，通过机械球磨法粉碎成粉末，过200目筛子，清洗三次并干燥装袋备用。在等温吸附实验中，设置 Pb (II) 和 Cd (II) 系列初始浓度为 (20 - 100) mg/L，浓度比为 1∶1、2∶1、1∶2 三种情况，控制溶液初始\(pH = 5.0\)，人造沸石投加量对应溶液体积 100mL，温度 25℃，振荡器转速 250r/min，反应时间 72h，实验结束后离心静置，利用 ICP 测定上清液中重金属离子浓度，并通过特定公式计算吸附量。此外，引入选择系数和衰减率来探究竞争吸附结果，依据相关理论计算位点能量分布。

  二、等温吸附模型：揭示沸石对重金属离子的吸附规律

  通过实验数据拟合发现，人造沸石去除 Pb (II) 和 Cd (II) 的过程符合 Langmuir 模型，该模型对于描述人造沸石对这两种重金属离子的吸附过程具有较高的适用性。单一吸附时，Pb (II) 和 Cd (II) 的吸附量分别达到 503.97mg/g 和 460.23mg/g。在二元体系下，当 Pb (II) 和 Cd (II) 初始浓度比为 1∶1、2∶1 和 1∶2 时，Pb (II) 的吸附量分别为 468.41mg/g、474.71mg/g、419.01mg/g，Cd (II) 的吸附量分别为 437.13mg/g、365.39mg/g、420.31mg/g。这表明在竞争体系下，Pb (II) 和 Cd (II) 之间存在竞争吸附作用，导致二者的饱和吸附量下降。同时，Pb (II) 和 Cd (II) 在人造沸石上的吸附为单分子层吸附，过程以化学吸附为主，且 Freundlich 模型显示人造沸石对二者的去除过程较易进行。

  三、竞争吸附：明确沸石对不同重金属离子的吸附选择性

  在不同初始浓度下，Pb (II) 的衰减率远低于 Cd (II) 的衰减率，这意味着 Pb (II) 的吸附过程受干扰程度较小。Pb (II) 的选择系数范围在 0.3668 - 83.3897，远高于 Cd (II) 的选择系数，充分说明在混合体系中，人造沸石对 Pb (II) 的吸附选择性更强。深入分析可知，重金属之间的竞争作用与离子的水解常数、电负性及水合半径等因素相关，其中电负性和水合离子半径是决定 Pb (II) 竞争优势的关键因素，金属离子水合半径越小、电负性越强，越容易被吸附在沸石材料表面。

  四、位点能量分布：探究沸石吸附位点与重金属离子的关系

  从位点能量分布来看，在浓度比为 1∶2 时。通过能量分布曲线观察发现，Pb (II) 在竞争体系中能量曲线向低能方向移动，Cd (II) 在复合体系中，浓度比不同时能量曲线移动方向不同。进一步分析可知，Pb (II) 和 Cd (II) 的初始浓度和吸附量与位点能量成负相关，不同吸附体系下，位点分布的均匀性不同，相关参数变化表明了这一点，同时也证实了二者的吸附位点存在竞争吸附作用，且处于浓度优势时，去除效果更好。

  综上所述，通过对人造沸石吸附 Pb (II) 和 Cd (II) 的研究发现，其吸附过程符合 Langmuir 模型，竞争体系下二者存在竞争吸附，导致吸附量下降。人造沸石对 Pb (II) 的吸附选择性更强，电负性和水合离子半径是 Pb (II) 竞争优势的关键决定因素。Pb (II) 和 Cd (II) 的初始浓度、吸附量与位点能量成负相关，不同吸附体系下，平均位点能量和位点分布均匀性与具体体系相关。这些研究成果对于理解沸石在处理含重金属废水时的作用机制具有重要意义，也为2025年沸石行业在重金属污染治理领域的竞争提供了有力的理论支持，有助于推动沸石在水处理技术上的进一步优化和应用。