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浅谈几种吸附材料处理重金属废水的效果

北极星环保网来源:《基层建设》文超凡 杨仕彬2017/2/23 14:24:27我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:重金属废水 电镀废水 污水处理

北极星环保网讯:近年来,含有重金属的废水对人类的生活环境造成了巨大的危害,重金属离子随废水排出,即使浓度很小,也能造成公害,严重污染环境,影响人们的健康。所以,研究如何降低废水中重金属的含量,减轻重金属对环境的污染具有重大意义。

重金属是水质污染中的主要污染物之一,重金属进入水体后,能被活的生物体所吸收,一旦它们进入食物链,高浓度的重金属可能会富集在人体内,如果人体重金属的摄入量超过了限值,能引起各种健康疾病,因此如何无害化处理好重金属废水已成为当前亟待解决的工作。

去除水中重金属的方法有很多,传统的方法如化学沉淀法、氧化还原法、电解法、离子交换法、吸附法等;新兴的方法如纳米技术、光催化技术、基因工程技术等。本文主要对吸附法处理重金属废水的优点进行了阐述,并总结了最近年来各类新型吸附剂在重金属废水处理中的应用研究。

1、吸附法处理重金属废水的优点

吸附法处理重金属废水具有很多优点,成为水处理研究的重点,开发了许多性能良好的吸附剂,特别是利用工业废弃物和农作物余物作吸附剂,并且对现有的吸附剂改性提高其吸附性能,成为近年来研究的热点。

沸石和麦饭石价格低廉,应用较广泛,麦饭石对铜离子的吸附可以达到95% 以上;蓝晶石在适当的条件下对铜离子可以达到 100% 的吸附效果;烟煤灰、炉渣等可以用作吸附剂处理含铜电镀废水,而且从烟煤灰中合成 4A 沸石可以吸附多种重金属,对铜离子的吸附效果很好。

另外对现有的吸附剂进行改性可以大大提高交换容量和效率。李爱阳等对斜发沸石改性,提高了吸附性能,有效去除铜,并同时去除锌、隔、铅等重金属离子,工业运行效果良好;Selvaaj Rengaraj 等对多空渗水性钒土进行氨化和质子化改性,实现了对含铜的质量浓度为 100 mg/L 的废水去除达到 95%,为低浓度的含铜废水的处理开辟了道路。

目前研究重点转向了一些植物和动物的废弃物作为吸附剂,为了增大吸附量和吸附选择性,进行改性,改性后的吸附剂对铜离子的吸附效果显著提高。经酒石酸改性后的谷壳大大提高对铜离子的吸附效果,通过碱液处理后的鸡羽毛吸附铜离子的容量大大提高,吸附效果很好。利用木屑吸附混合电镀废水中的铜离子,效果优于单一废水中铜的处理。

2、常见重金属吸附材料及效果

2.1 无机吸附剂

2.1.1 沸石

沸石是一种孔径均匀、比表面积大、价格低廉的高效吸附材料,广泛应用于各研究领域中,包括天然沸石、斜发沸石、方沸石等。我国的天然沸石资源丰富,河北、内蒙古、山西的储量占全国的 45%,其余主要分布在东北、山东、安徽、江苏和浙江等地。Omar等探究了3种廉价吸附剂(天然沸石、粉煤灰、花生壳木炭)对Cu2+和Zn2+的吸附行为,得出最佳的吸附条件,实验表明:天然沸石是3种吸附剂中吸附能力最强的材料,其最适pH值为6,吸附达到平衡时所需时间为3 h。

2.1.2 硅藻土

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,其主要成分是SiO2,还含有少量的金属氧化物,因其孔隙度大、稳定性强、吸收性好等特点,常被用于涂料、油漆、污水处理等行业。早在十几年前,研究人员就开始研究硅藻土的吸收性能。

刘频等采用云南腾冲硅藻土进行化学改性,并从吸附剂用量、溶液pH值、吸附作用时间等条件对吸附性能的影响方面研究了该材料对Pb2+的吸附作用,结果显示:在室温条件下,当Pb2+的初始质量浓度为20mg/L,吸附剂投加量3.0 g/L,吸附时间为60 min,溶液pH值为7 ~ 8的条件下,改性硅藻土对水溶液中Pb2+的去除率为96.3%,由上述数据得出,硅藻土改性后的吸附效率明显优于原土。

2.1.3 其它无机吸附剂

还有一些无机矿物也是常用的高效吸附材料,例如其它分子筛、高岭土等,对这些矿物进行改性,也可提高矿物的吸附效率。

2.2 有机(高分子)吸附剂

2.2.1 纤维类吸附剂

纤维类吸附材料分子内有很多羟基基团,且具有多孔的特性,它的吸附性能早已受到研究人员的关注,并且关于此类吸附剂的研究也愈来愈多,目前,研究人员通过对其进行化学改性,使其吸附效率提高。傅伟昌以棉纤维为原料制备甜菜碱型两性化纤维素,探讨其合成途径的相关影响因素,并研究产物Cr2O72-,Mn2+,Cu2+的吸附性能,结果表明:重金属离子溶液的pH值对离子的去除效果有较大影响,在pH值为5.8时,对Cr2O72-有较好的吸附能力;在pH值为7.0时,对Mn2+,Cu2+有较好的吸附能力;即该制备产物对金属阴、阳离子均有吸附效用。

夏友谊等通过合成的废水净化纤维探究其对Cu2+的吸附性能,得出:废水净化纤维对Cu2+吸附量可达6.24 mg/g,吸附能力主要来自废水净化纤维β-环糊精中羟基与Cu2+的络合作用,β-环糊精与Cu2+络合比为4:7,该纤维对试剂反应条件要求较简单,无二次污染,且净化效率较高。

延伸阅读:

工业重金属废水资源化回收及稳定达标解决方案

工业废水篇:关于活性污泥法处理重金属废水的研究

β-环糊精及其衍生物处理水中重金属的研究进展

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