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1.5 吸附法
吸附法以其操作简便、节能、高吸附容量、适应性强等特点而被广泛应用,用于吸附处理络合态重金属的吸附剂类型也丰富多样,W.Maketon等研究了在不同物质的量比EDTA存在的条件下,聚乙烯亚胺负载的琼脂糖对水溶液中铜和Cu(Ⅱ)-EDTA的去除效果,并对不同物质的量比条件下的吸附机理进行了探讨,发现吸附剂分别利用氨基的配位作用吸附游离态的铜离子,利用质子化氨基的静电作用吸附EDTA铜络合物。R.S.Juang等曾报道利用多氨基化的壳聚糖颗粒吸附去除Cu(Ⅱ)-EDTA络合物,研究发现吸附过程由吸附剂表面质子化氨基和CuHEDTA-、CuEDTA2-之间的静电作用实现,pH3.0~6.0时对EDTA铜络合物吸附效果最好。Pingxiao Wu等利用Fe/Zr柱撑蒙脱石对废水中的EDTA铜络合物进行吸附研究,获得了良好的吸附效果。此外,一些常见的吸附材料,如活性炭、壳聚糖、针铁矿、柱撑膨润土等对水体中EDTA铜络合物也表现出良好的吸附效果。上述所提及的吸附材料多数应用于处理高浓度的Cu(Ⅱ)-EDTA络合物废水,而针对水体中低浓度Cu(Ⅱ)-EDTA络合物的污染研究尚不多见。随着环境问题的日益严重化,水质标准更加严格,越来越多的研究集中于开发和应用新型、有效的吸附材料。
氨基功能化介孔材料比表面积大、孔道开放有序、化学反应活性高、氨基易质子化的特点为有效去除低浓度EDTA络合重金属提供了可能。LiyuanWu等以有序介孔材料SBA-15为硅基,以氨基硅氧烷为改性剂,通过接枝法制备了双氨基功能化的介孔材料NN-SBA-15和三氨基功能化的介孔材料NNN-SBA-15,进一步将Fe(Ⅲ)配位于氨基的功能化硅基介孔材料Fe(Ⅲ)/NN-SBA-15。该硅基介孔材料能够高效、快速地吸附去除水中低浓度(0.1mmol/L)Cu(Ⅱ)-EDTA络合物。在Cu(Ⅱ)-EDTA初始浓度为0.1~1.0mmol/L和pH=5.5的条件下,NNN-SBA-15介孔材料对Cu(Ⅱ)-EDTA络合物的最大吸附容量可达26.3mg/g(以Cu计),而且在酸性条件下,溶液中共存的EDTA能够显著提高吸附剂对铜的吸附容量。根据离子强度影响和XPS图谱分析等结果,推测NNN-SBA-15主要通过氨基的静电作用和氢键作用来吸附EDTA络合铜。吸附法以其操作简便、节能等优点受到广泛关注,但吸附法存在吸附剂使用寿命短、重金属吸附饱和后再生困难以及难以回收重金属资源等问题。
2 结语
络合态重金属是比较难处理的重金属废水,为达到我国不断提高的废水排放标准要求,企业不得不投加更多的化学药剂、采用更复杂的工艺流程、增加更多的处理费用,然而却依然面临不能稳定达标的现状,使企业承受巨大的环保压力,因此开发新的处理方法和工艺尤为重要。由于络合态重金属废水中污染物的存在形式比较复杂,目前的主要处理思路是先破络合再利用常规方法进行处理,因此需要协同运用多种方法和工艺对废水进行综合处理,如采用氧化还原法或电化学法先进行破络预处理,然后再用化学沉淀法、膜分离法进一步降低重金属的含量或回收重金属,这些工艺是在实际中较常使用的工艺。
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开发廉价、高效、可循环使用的吸附剂是处理络合态重金属的一个重要方向。络合态重金属废水由于成分复杂,常常是游离态重金属、络合态重金属以及有机络合物共存,而吸附材料的吸附容量有限,因此在处理过程中应考虑吸附法与其他工艺相结合的方式。
采用电化学技术处理络合态重金属废水,能实现废水中重金属的处理和回收,并且可有效降解有机络合物,实现废水的达标排放,目前电化学技术在实际重金属以及络合态重金属废水中已有较多的工程应用,随着电化学技术的发展、新型电极材料的开发以及与光催化等技术结合,电化学技术在重金属废水处理中具有较好的应用前景。
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