含铜废水处理之复合材料对水中Cu (Ⅱ) 的吸附特征

有研究表明，当pH<4时，cu2+为主要存在形态；当ph在4~5之间时，主要形态为cu(oh)+和cu2+；当ph在5~6之间时，主要以cu(oh)+，cu(oh)2为主；当ph>6时，以Cu(OH)2沉淀为主[17,18].考虑到pH>5会改变复合材料的吸附机制特征，所以PBGC-HAP/C吸附剂对Cu(Ⅱ)吸附的最佳pH值为5，后续实验pH值均为此值.

图1pH对PBGC-HAP/C吸附Cu(Ⅱ)的影响

2.2 初始浓度对吸附效果的影响

将50 mL初始浓度分别为5~150 mg&dot;L-1的Cu (Ⅱ) 溶液加入到100 mL的聚乙烯离心管中，pH值调为5.每个离心管中各加入0.5 g粒径小于100目的吸附剂，加盖密封，在25℃、150 r&dot;min-1下恒温振荡24 h后过滤取样，分别测定水样Cu (Ⅱ) 浓度.

图 2 初始浓度对PBGC-HAP/C吸附Cu (Ⅱ) 的影响

由图2可见，当温度在25℃至45℃之间时，随着Cu (Ⅱ) 初始浓度的升高，PBGC-HAP/C吸附剂对Cu (Ⅱ) 的吸附量逐渐增加，吸附率在Cu (Ⅱ) 初始浓度达到30 mg&dot;L-1之前基本保持稳定，而后才逐渐降低.由此说明初始浓度大于30 mg&dot;L-1后，影响吸附效果的主要因素才是浓度，这可能是由于吸附剂一定量的情况下，金属离子浓度增大时，在复合材料活性点周围聚集更多的金属离子，从而吸附容量增加.浓度超过一定范围时，表面位点被充分占满，吸附剂已不能再吸附多余的重金属离子，吸附量接近饱和，去除率也就随之降低[19].

从图 2中还可得知温度变化对复合材料对Cu (Ⅱ) 的吸附影响较大，特别当温度为45℃，Cu (Ⅱ) 浓度为150 mg&dot;L-1时达到最大吸附量9.57 mg&dot;g-1，可能是因为温度的升高使得吸附剂表面活化，使可利用的活性位点增多或者使吸附质的扩散速率增高，从而表现出升温有利于吸附

2.3吸附剂粒径对吸附效果的影响

将50mL初始浓度分别为10、20、50mg&dot;L-1的Cu(Ⅱ)溶液加入到100mL的聚乙烯离心管中，pH值调为5.每个离心管中各加入不同粒径目数的吸附剂，加盖密封，在25℃、150r&dot;min-1下恒温振荡24h后过滤取样，分别测定水样Cu(Ⅱ)浓度.

从图3可以看出，初始浓度为10mg&dot;L-1时，吸附剂粒径对Cu(Ⅱ)溶液的去除率无明显影响，对初始浓度为20mg&dot;L-1、50mg&dot;L-1的Cu(Ⅱ)溶液吸附率影响较为显著.随着吸附剂粒径的减小，10、20和50mg&dot;L-1Cu(Ⅱ)的吸附率分别由97.29%、80.14%和75.29%增加到99.98%、99.59%和92.29%；吸附量由0.96、1.57和3.71mg&dot;g-1上升到0.98、1.95和4.55mg&dot;g-1.

表1为不同粒径PBGC-HAP/C的比表面积，可以看出比表面与粒径大小没有明显的线性关系，根据图4得知复合材料自身呈现固有的分级多孔结构，主要以介孔和微孔为主.因此，适当的研磨可以增大比表面积，但是过度的减小粒径使得吸附剂孔径结构被破坏或堵塞，造成比表面积呈现无规律变化，由此可以推断减小吸附剂粒径，影响吸附剂性能的主要因子不是比表面积.

吸附剂粒径越小，Cu(Ⅱ)的吸附率和吸附容量呈现增大的趋势，这可能有两种原因:

①从分子运动角度来看，相同质量的吸附剂经研磨、碎化、过筛等方式减小粒径，增强了吸附剂在液相中的布朗运动强烈程度[21]，使铜离子与吸附剂接触几率加大，更易被吸附剂所吸附；

②粒径较小的粉末状吸附剂，在液体中由于振荡作用较为松散，其固液接触面形成的膜容易更新，更易吸附溶液中的铜离子，而粒径较大块状的吸附剂，其比表面积虽与粉末状相差不大，但是块状材料中的分级多孔部分，其固液接触面形成的膜相对更新慢，从而引起吸附效果较粉末状稍差.

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