物理吸附治理废水的研究进展

物理吸附治理废水的研究进展物理吸附法在治理废水方面的研究进展1. 前言：随着现代工业的发展和生活水平的日益提高，人类的生存环境也发生了重大变化。

工业的发展无疑为经济的发展做出了很大的贡献，但是由于部分企业缺乏合理的计划和管理，也对人类和社会造成了环境的污染和水的污染。

环境与水资源与人类生活息息相关，因此对污水的治理和净化就显得尤为重要。

对于废水的治理问题，近年来有很多方面的研究，化学沉淀、溶剂萃取、离子交换、电化学还原法、渗析、催化降解法、吸附法等方法一直被广泛采用。

吸附技术是一种非常重要的手段，因操作简便，成本相对较低从而能够得到广泛的应用。

总结了近几年的有关物理吸附法治理污水的技术并对近年来的有关治理废水的技术做了简单的综述。

2. 物理吸附主要是运用物质的一些物理性质对废水中的金属离子进行吸附处理，近年来主要的物理吸附的方法有活性炭吸附、分子筛吸附、壳聚糖吸附、一些改性材料的吸附、活性污泥吸附、纤维吸附技术、树脂螯合吸附及一些复合材料（如凹凸棒）的吸附等多种方法，在这里只对物理吸附中的几种进行了综述。

2.1活性炭吸附的应用进展活性炭具有巨大的表面积，化学性质稳定，无二次污染，因此活性炭作为万能吸附剂在各种废水特别是水的深度净化中越来越受到人们的重视。

对于活性炭的吸附问题最早研究的就是单纯的活性炭吸附，随着研究技术的发展活性炭的吸附问题扩展到利用活性炭联合其它物质进行吸附，从而提高了活性炭吸附的效率和质量。

赵玉华[1]等就活性炭固定床吸附处理城市污水进行了实验，活性炭对水中的有机物、色度和浊度有较好的吸附性能。

张锐坚[2]等人做了关于活性炭吸附处理水中苯酚污染的研究，傅金祥[3]等人做了粉末活性炭吸附工艺应急处理苯酚污染的实验，他们都采用含苯酚的水模拟突发的苯酚水污染,进行粉末活性炭(PAC)对苯酚的吸附性能以及投加工艺参数的试验，包括PAC的种类、投加量及苯酚的初始浓度等试验参数，结果表明对突发的苯酚污染,投加粉末活性炭是切实可和行的应急处理措施。

李硕文[4]将活性炭吸附和H2O2的氧化性质结合起来对染色废水的处理取得了较大的进展，实验用6种配置的模拟废水为原料，分别用H2O2氧化法、活性炭吸附和活性炭吸附―H2O2氧化法进行处理，比较处理效果可知活性炭可以增强H2O2的催化氧化能力，同时两者结合也有较强的脱色和去除COD效果，提高了活性炭的处理能力及延长了工作周期。

梁霞[5]等研究的污泥基活性炭吸附Cu2+和赵芝清[6]等研究的污泥活性炭吸附含Cr(Ⅵ)废水的实验中都用ZnCl2为活性剂制取污泥活性炭，研究含重金属离子的废水的浓度，PH 值对污泥活性炭吸附量的影响，探究出了吸附重金属离子的最佳条件。

活性炭作为优良的吸附剂广泛用于污水处理，但是在污水处理中活性炭只适用于浓度较低的废水或深度处理，对有机废物的吸附效果较差，同时吸附后的活性炭表面的有机物难以处理，即活性炭的再生费用较高，因此活性炭吸附法的应用受到限制。

但是如果对活性炭进行适当的改进则活性炭的吸附性能就会发生质的变化，可以克服单纯的活性炭吸附的缺点。

2.2分子筛吸附的应用进展分子筛对废水中的重金属离子有较好的吸附作用，对分子筛的吸附研究这里只介绍中孔分子筛和介孔分子筛吸附重金属离子的研究。

王英滨[6]以十六烷基溴化铵为模版剂，水玻璃为硅源合成中孔分子筛MCM-41，通过X射线衍射分析、比表面积及孔径分布测试、透射电镜分析等的手段对合成样品进行了表征，合成的分子筛孔径主要集中在2~4nm,平均孔径在3.6nm，比表面积在1047m2/g，研究其对水中Cr6+的吸附动力学，探究吸附机理和温度对MCM-41吸附Cr6+的影响，为分子筛作为吸附剂处理重金属离子提供了理论依据。

介孔分子筛的研究较多[7-8]主要探讨的就是介孔分子筛吸附污水中的重金属离子时污水的温度、PH值、吸附时间及吸附剂的用量对吸附效率和吸附量的影响，同时初步探究出介孔分子筛的吸附机理和吸附动力学方程，结果表明介空分子筛对重金属离子有较好的吸附能力，虽然他们都是研究的介孔分子筛对重金属离子的吸附作用，但是他们的方法不同，都分别从不同的角度利用不同的仪器进行了研究，并取得了进展，不足之处就是他们的实验对象都是经配置的含重金属离子的溶液并没有落实到对污水中的重金属离子的吸附上，他们的实验结果能够为以后的进一步研究提供理论依据。

分子筛对废水的吸附不仅仅限于对重金属离子的吸附，同时也包含对污水中各种有机物的吸附，秦庆东[9]研究开发了功能化介孔氧化硅材料，将其应用于水处理过程中。

根据水中不同污染物的特性分别考查了甲基化MCM-41吸附去除硝基类化合物的效果和氨基化MCM-41对水中酸性染料的吸附情况及巯基化MCM-41吸附去除水中Hg(Ⅱ)的效果，同时对它们分别进行了改性的尝试，探究了不同的改性后MCM-41的表征和吸附特性。

分子筛是一种无毒，环境友好的净化污水的无机材料或无机-有机复合材料，其吸附速率非常快，吸附率高，吸附量大，是一种高效的净化吸附剂，能够循环利用，并且在循环利用的过程中质量和吸附性能变化不大，吸附的污染物易被回收和利用，不会造成二次污染。

目前分子筛已被广泛用于废水处理和有机物的降解，但是我国对分子筛处理废水的研究尚处于实验室研究阶段，许多技术并不成熟，并没有实现工业化。

选择廉价的、选择性能高且能大规模生产的介孔分子筛的技术方法将成为发展方向之一。

2.3壳聚糖吸附的应用进展利用壳聚糖处理废水研究最多的是处理印染废水，在这方面有较多的报道。

张万瑞[10]等人以壳聚糖为吸附剂吸附活性翠蓝，探究了吸附剂的用量，PH值，温度，时间对吸附量和脱色率的影响，及染料浓度对吸附剂吸附量的影响，实验结果表明壳聚糖对活性翠蓝有非常好的吸附性能，那么壳聚糖在吸附印染废水方面就会有广阔的发展前景。

同时通过IR和SEM分析探究出了壳聚糖吸附活性翠蓝的机理，证实了壳聚糖确实吸附了活性翠蓝。

虽然这只是一个模拟印染废水的实验，不过为其在印染废水中的应用提供了理论依据。

丁纯梅[11]等利用酸性大红GR，活性K-GL翠蓝及印染废水对壳聚糖的吸附性能进行了探究，综合各方面的影响因素得出了在常温下壳聚糖对印染废水的吸附和脱色率的最佳条件，丁纯梅将壳聚糖处理印染废水的实验进行了由模拟到现实的过渡。

郭肖青[12]等人利用化学交联法将壳聚糖同戊二醛交联制成壳聚糖树脂（CCTS），所得的树脂具有较好的交联度和耐腐蚀性，增加了壳聚糖的稳定性，可以在酸、碱环境下使用，使壳聚糖吸附废水的应用范围更广。

重要的是壳聚糖树脂吸附性能好并且吸附染料后可以在稀酸溶液中迅速脱附再生，可循环利用，再生的壳聚糖树脂的吸附性能的变化不大。

这为壳聚糖的重复利用提供了理论依据和可能性。

程刚[13]等人制备的水溶性壳聚糖作为絮凝剂分别对活性兰染料水样，印染废水，洗瓶废水，食品废水的吸附性能做了研究，同时与不溶性壳聚糖做了对比，水溶性壳聚糖的溶解性和活性及去除率都较不溶性壳聚糖要好，在水处理方面适用范围更广，实用性更强。

而李琼[14]等人通过研究壳聚糖对含铅废水的吸附性能，从壳聚糖的加入量，体系的PH值，及吸附时间等方面做了实验，对寻找处理含铅废水的方法开辟了一条新的途径，将壳聚糖只在印染废水方面的应用扩展到治理含重金属的废水，扩大了壳聚糖的应用范围。

由于印染废水组成的复杂性和多样性，并且印染废水向着抗光解、抗氧化、抗生物氧化的方向发展，因此利用常规废水处理技术不仅难以去除而且容易造成二次污染。

壳聚糖是从虾蟹和昆虫的外壳及藻类的细胞壁中提取的一种天然高分子，原料廉价易得，具有生物降解性，低毒性，和良好的生物相容性和抗菌性的优点，同时它的性能稳定，吸附量大，易于回收。

壳聚糖的这些优点使得它在印染废水的处理上具有一定的优越性，同时在对重金属离子的处理上也有一定的吸附效果。

2.4改性材料吸附的应用进展将改性材料应用于废水的处理也是近些年人们比较关注的事，人们在对普通材料的物理结构，化学成分和表面化学特性的基础上对其进行化学改性，改性后的材料具有未改性的材料所不具有的一些优点，利用改性材料的吸附作用处理污水的技术有很多，在这里只简单介绍改性粉煤灰、改性活性炭和其他改性技术在污水处理方面的应用。

对粉煤灰的改性主要有酸改性，碱改性，盐改性等方法。

刘文辉[15]等分别以硫酸，盐酸以及硝酸对粉煤灰进行改性，之后对三种改性后的粉煤灰的吸附色度进行考察，结果表明用盐酸改性粉煤灰对染料废水进行脱色处理效果较好。

王群[16]等利用硫酸改性粉煤灰对已印染废水中的COD进行了脱除处理，探究出脱除处理的最优条件和脱除率。

徐姝颖[17]等以改性粉煤灰为吸附剂处理含Cr6+废水，考察了不同质量分数的氢氧化钠改性粉煤灰对Cr6+的吸附性能。

利用氯化铁晶体在H2O2的作用下对粉煤灰进行改性[18]，并将改性后的粉煤灰吸附处理与高级氧化和生物处理进行优化组合探索得到简单有效地处理奥里油废水的组合工艺。

实验可知改性粉煤灰不仅具有良好的预处理效果，而且具有较好的后处理能力。

而通过优化组合得到改性粉煤灰一次吸附—湿式均相催化氧化—厌氧生物处理—改性粉煤灰二次吸附组合工艺，该工艺操作条件简单温和，对高浓度难生物处理的奥里油废水的吸附效果明显，可达到废水一级排放标准。

到目前为止，对改性粉煤灰的水处理方面的应用研究已经涉及了工业废水、生活污水、藻类废水以及矿井水等各方面。

随着改性条件的不断优化，改性粉煤灰可以发挥出更大的潜能。

目前的研究多停留在实验室阶段，对改性粉煤灰如何扩大到工业应用还未进行系统的探讨，对设备的选择、工艺的选取、工艺参数的确定以及如何处理饱和吸附产物等问题还需要进行更加深入的论证。

为早日实现改性粉煤灰的工业化利用，真正实现循环经济、以废治废的目标，还需要进行大量的科学试验和探索，是今后科学研究的一个方向。

对活性炭的改性主要就是以活性炭为吸附剂，加入一些活化剂从而改变活性炭的一些吸附特性。

杨雷[19]等以城市污水厂污泥为原料，以氯化锌为活化剂，添加FeCl3改性制备活性炭，用以吸附模拟废水中的Cu2+。

将制备的活性炭放入浓度为400~450mg/L的硫酸铜溶液中，研究污泥活性炭制备过程中ZnCl2浓度、活化时间、活化温度以及FeCl3的添加量对污泥炭吸附能力的影响规律，为污泥活性炭工业应用提供了参考数据。

而张蕊[20]以活性炭为吸附剂研究了三种表面活性剂—阳离子表面活性剂十六烷基溴化铵(CTAB)、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)对商品活性炭的表面改性，探讨了表面改性对活性炭吸附溶液中不同类型染料的影响，筛选出表面活性剂种类与染料类型的最佳组合。