活性氧化铝除砷 中文

活性氧化铝对水中砷吸附试验研究

摘要：通过静态实验研究了活性氧化铝对水中As（ⅴ）的吸附性能，分析了吸附As（ⅴ）动力学，吸附等温线以及不同pH和溶液中共存离子的影响。结果表明：活性氧化铝吸附As（ⅴ）的最佳pH为4~6，在pH为5.5左右的时候达到最大去除率99%；活性氧化铝吸附As（ⅴ）受氟离子，碳酸根离子和磷酸根离子影响较大，硝酸根和硫酸根基本无影响，而氯离子有促进吸附的效果；活性氧化铝吸附As（ⅴ）可用Langmuir吸附等温线很好的拟合，属于单分子层吸附，最大吸附量为15.7mg/g；其动力学符合Lagergren二级动力学模型。

关键词：活性氧化铝；As（ⅴ）；吸附；除砷

Adsorption of As（ⅴ）from water by activated Aluminum Oxide

Abstract:The adsorption properties of activated aluminum oxide to As（ⅴ）were researched by captive test in the paper.The adsorption kinetics、adsorption isotherm、influencing factors of Ph and coexistence ion were studied.The result showed that the optimal pH value adsorption of As（ⅴ）by activated aluminum oxide was from 4 to 6, when pH was about 5.5,the removal rate of As（ⅴ）was the largest,that was 99%.F-、CO32-、PO32-

前言：

元素砷对人和生物无毒属于内分泌干扰物的一种，而砷的化合物都具有相当的毒性。在自然界中砷主要以硫化物存在，砷已被美国疾病控制中心(CDC)和国际防癌研究机构(IARC)确定为第一类致癌物，且三价砷化物的毒性比五价砷化物要高得多。《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定饮用水中砷的限值为50 g ／L。如果人畜长期食用含砷的水，则砷化物将在人体内逐渐积累，造成慢性危害。据报道，通过各种途径进入水圈的砷，全世界每年约11万吨；由于砷的用途广泛，与人们的生产生活密切相关，很多工业生产中会产生大量的含砷超标废水。因此，对工业生产中的废水和生活中的饮用水的除砷，是一个关系民生的重要课题。

常用的除砷技术有吸附法、混凝法和离子交换法，其中吸附法以其使用简便、经济、可再生等特点被广泛应用J，砷吸附剂有活性炭、活性铝、粉煤灰、氧化铁、负载铁交换树脂等。活性氧化铝具有很高内部表面积，这种高表面积三氧化

二铝粒子提供了大量的吸附位置，并有利于吸附的发生。并且活性氧化铝的加工技术目前国内外已经非常成熟，其经济易得。笔者以三氧化二铝为研究对象，研究了他对As（ⅴ）的去除性能。

1.实验内容与方法

1.1实验内容

试验主要研究了活性氧化铝对As（ⅴ）的吸附性能、去除率和吸附容量，包括：1）单因素（pH值、反应时间、初始浓度、共存离子）对吸附性能的影响；2）活性氧化铝对As（ⅴ）吸附等温线试验和动力学试验。

1.2实验方法

试验所用活性氧化铝吸附剂为购置，，其各项物理指标如下：堆积密度≥0．70(g／cm3 )；比表面积≥320(m2／g)；孔容积≥0．40(cm3／g)；粒径1～2(mm)，实验前磨碎过80目筛；用分析纯NaAsO3，配制As(ⅴ)质量浓度为1g／L的储备液，用去离子水按要求稀释储备液，配制试验用水样。所用试剂：NaOH、Hcl、NaAsO3。平衡溶液的砷浓度用AFs-830原子荧光光度计测定。

1.2.1吸附量和去除率的计算

1）吸附量：q=(c0-c)×V/1000m

式中：q为平衡吸附量，mg/g；c0和c分别为溶液中砷的初始浓度和吸附后平衡浓度，mg/l；V为溶液体积，ml；m为活性氧化铝投加量，g。

2）去除率：(c0-c)×100%/ c0

式中：c0和c分别为溶液中砷的初始浓度和吸附后平衡浓度，mg/l。

2.结果与讨论

2.1pH值对活性氧化铝除As（ⅴ）吸附性能的影响

称取0．1 g处理好的活性氧化铝样品于100 mL离心管中，加入50 mL质量浓度为10 mg/L (以As计)含砷溶液。用浓度为1 mol·L。的HCl或NaOH溶液调节溶液pH值，在25o C条件下置于振荡器上以180r·mim-1的转速振荡12 h(保证吸附平衡)后，离心取上清液以Afs原子荧光光度计测量平衡溶液的浓度。并计算不同pH下砷的去除率。见图1

图1 pH值对吸附速率的影响

由图1可以看出活性氧化铝对As（ⅴ）的吸附性能与pH值有密切关系，pH 值对活性氧化铝除As（ⅴ）性能有着显著的影响。酸性条件下的去除率要显著高于碱性条件，在pH为4~6时达到最大去除率。这主要是因为PH值能影响吸附剂的表面电荷、被吸附物质的离子化程度和生成物的类型，不同的吸附剂在不同的PH 值下会表现出不同的吸附效果和变化规律。有研究表明，PH值是影响金属氧化物对阴离子吸附的重要因素。而氧化铝的等电点PZC约等于6，在碱性环境中，吸附剂表面呈负电性，吸附剂对阴离子的排斥作用增强，从而使吸附作用下降。因此以活性氧化铝作除砷剂，预先调节好含砷水pH值或者将活性氧化铝酸化，有利于活性氧化铝对砷离子的吸附，以达到很好的除砷效果。

2.2共存离子对活性氧化铝除As（ⅴ）吸附性能的影响

称取样品0.1 g，置于100mL离心管中，加入50mL制备好一定含量的NO-3、SO2-4、HCO-3、F-、cl-、HPO2-3，且砷的质量浓度均为10 mg/L的水溶液。调节溶液为中性，室温25o C条件下振荡12小时后离心测定砷浓度。不同离子对去除率影响见表1

共存离子种类浓度（g/l）去除率

Cl- 10 97.97%

CO3 10 35.53%

F- 10 17.87%

HPO3 10 8.43%

NO3 10 94.21%