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吸附剂在工业废水重金属处理中的应用研究进展

安徽农学通报,Anhui Agri. Sci. Bull.2011,17(16) 128

吸附剂在工业废水重金属处理中的应用研究进展

王靖宇 刘敬勇* 裴媛媛 蔡华梅 黄曼雯 蓝 静

(广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州510006)

摘 要:对吸附法处理重金属废水的研究进展进行了综述,包括吸附机理、影响吸附的相关因素和常用吸附剂及其应用,同时展望了吸附法处理重金属废水的发展方向。

关键词:重金属离子;吸附剂;废水处理

中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2011)16-128-003

目前在我国电镀、制革、化工等行业每年产生大量的含重金属离子废水,由于重金属离子不能自行分解,易聚集,在环境中不易转化,所以环境中的重金属离子会通过各种渠道而最终进入人体,对人的健康会产生严重危害。主要的重金属污染源有Cd、Cr、Pb、Hg、Ni、Cu和Zn等。在现有的环保行业中,去除水中重金属离子的方法有很多,传统的有化学沉淀法、氧化还原法、电解法、蒸发浓缩法、离子交换树脂法等,但以上这些方法基本上存在投资大、运行成本高、操作管理麻烦、产生二次污染及不能很好地解决金属和水资源再利用等问题。实际中运用较多的是吸附法,近年来,由于吸附法处理重金属废水具有高效、经济、简便、选择性好等优点已引起环保界的广泛关注。本文综述了吸附法的吸附机理、影响吸附的相关因素和常用吸附剂及其在重金属废水处理中的应用。

1 吸附机理

吸附法是利用多孔性固体吸附剂来处理废水的方法。吸附剂由于分子中存在各种活性基团(如羟基、巯基、羧基、氨基等),通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键,达到吸附金属离子的目的。可与氢键也可与盐键形成具有类似网状结构的笼形分子,可对许多金属离子进行螯合,因此能有效地吸附溶液中的金属离子。

2 影响吸附的相关因素

2.1 pH值

pH值是影响吸附作用的最主要因素。李虎杰等[1]研究了pH值对膨润土吸附Cd的影响,研究表明,经膨润土吸附后,溶液中的残余Cd浓度随溶液pH值的增大而减小。在较强的酸性条件下,吸附作用的进行受到不利影响,造成吸附效果较差,这与酸性环境下溶液中H+浓度大与重金属离子产生竞争吸附有关。pH>7时,溶液中的残余Cd浓度急剧下降;pH为8时溶液中的残余Cd 浓度仅为lmg/L,Cd 的去除量达199mg/L,去除率达到99%以上。然而在碱性条件下Cd 的去除效果较好,其原因除与蒙脱石端面电荷和蒙脱石的溶解状态有关外,还与溶液中多余的HO-离子与Cd 形成难溶氢氧化物沉淀有关。根据实验,在不添加任何吸附剂的情况下,仅仅调整溶液的pH值,在碱性条件下,溶液中的Cd 浓度也明显降低。当然,吸附剂的吸附作用不仅与水中离子的形态有关,而且还与吸附剂上的活性基团有关,因此,pH对吸附能力的影响还要分析活性基团在不同pH值下的状态。

2.2 吸附剂用量

吸附剂用量对吸附效果的影响也比较明显。研究表明,污泥焚烧残渣:取含Cu2+初始浓度为25mg/L的废水50ml,调节初始pH值为5,分别加入污泥焚烧残渣为0.5g(即投加量为10g/L)、1g(即投加量为20g/L)、1.5g(即投加量为30g/ L),混匀后放到水浴恒温振荡器中,在温度为30℃,转速为200r/min 的条件下振荡5min、10min、20min、40min、60min、90min、150min、240min、280min、360min、480min、600min、840min。振荡完成后放进离心机在转速为4 000r/min 条件下离心20min。离心完成后对澄清液中Cu2+浓度进行测试。结果表明Cu2+的去除率随吸附剂投加量增加而升高,当吸附剂投加量超过20g/L时,Cu2+的去除率急剧升高。

2.3 吸附时间

李冬等[2]研究了吸附时间对重金属离子去除率的影响,研究表明,将0.40g活性炭加入到50ml含铬废水中,废水的pH值为3.40,Cr(VI)浓度为98.950mg/L,在303K恒温的条件下振荡吸附,在吸附进行到10min时,废水的pH值就升高至6.49,而接下来的吸附是在较高的pH值下进行的,数据表明,在较高的pH值下活性炭对Cr(VI)的吸附去除率随着时间的增加而缓慢提高。

2.4 金属离子的初始浓度

仁乃林[3]等研究了初始浓度对重金属离子吸附效果的影响,研究表明,一方面,重金属离子的去除率随着金属离

基金项目:大学生创新性实验项目(项目编号:1184510134)。

作者简介:王靖宇(1991-),男,内蒙古赤峰人。研究方向:环境工程。*通讯作者 收稿日期:2011-06-08