含镉废水的吸附法处理

含镉废水的吸附法处理

[摘要]由于具有处理效率高、可以利用廉价的原材料或充分利用固体废弃物等特

点，吸附法在含镉废水处理中得以广泛的研究。文章综述了无机、有机和生物吸附剂在处理含镉废水方面的研究进展，并对今后应用吸附法处理含镉废水提出了相应的建议。

[关键词]含镉废水；吸附剂；处理技术；去除率

The Advances in Applying Adsorbent to Cadmium Wastewater Treatment

Xia Zhixin1, Zhang Yinbo2, Guo Yanping1

(1. Department of Environment and Civil Engineering, Guangdong Vocational College of Environmental Protection Engineering, Foshan 528216；

2. South China Institute of Environmental Sciences, MEP, Guaangzhou 510655, China)

Abstract: Adsorption method using in treating cadmium-contained wastewater has been researched because of adsorbent’s removal rate highly, utilized cheaper

raw material or waste solid. In this paper, the advances in applying inorganic, organic and biological adsorbent to treating cadmium pollution are reviewed, with a discussion on the future application prospects in this aspect.

Keywords: cadmium-contained wastewater；adsorbent；treatment technology；

removal rate

随着工业的发展，含铬废水大量排放，造成水体和土壤的污染，直接影响人类饮用水的卫生状况。铬的化合物中危害最大的是Cr(Ⅵ)的化合物，它具有致癌的危险。对电镀等工业排放的含cr(Ⅵ)废水，常见的处理方法有生物处理法、离子交换法、化学法、膜分离法、电渗析法、吸附法⋯1等。其中吸附法由于操作简单方便，处理效果好，可循环使用等优点，已经成为重金属离子去除的主要方法之一。

我国对镉排放采取严格控制措施。《污水综合排放标准》(GB8978-1996)将镉列为第一类污染物，总镉最高允许排放浓度为0.1 mg/L。含镉废水处理技术的确定，是保证稳定达标排放的关键。吸附法处理含镉废水，由于具有较高的处理效率和较好的出水水质，引起了极大的关注。目前，含镉废水的研究主要集中在吸附剂的制备与选择、影响吸附效果的因素和吸附机理的探讨等方面。含镉废水处理用吸附剂分为无机物及其改性吸附剂、有机物及其改性吸附剂和生物吸附剂三类。

1 无机物及其改性吸附剂

吸附法是利用多孔性的固体物质作吸附剂去除镉的，常用于处理含镉废水的无机吸附剂有：沸石、硅藻土、粉煤灰、膨润土、累托石、羟基磷灰石、赤泥、海泡石、活性氧化铝、磁性四氧化三铁、纳米二氧化钛等。

天然沸石是含水架状结构的铝硅酸盐矿物，由于内部有许多大小不均的通道，比表面积很大(高达300~400 m2/g)，使之具有优良的吸附性能。但是天然沸石的形成条件较为复杂，孔道往往较小，吸附量低，吸附速率较慢，使得它在处理含镉废水方面的应用受到限制。为了提高沸石的吸附和离子交换性能，宝迪等[1]将天然沸石进行盐酸浸泡和热焙烧，以提高其吸附性能。研究结果表明：经改性后的天然沸石对镉有较好的吸附能力，当镉的浓度为100 mg/L，沸石用量10 g，动态交换24 h，吸附效率可达99.8%以上；经450 ℃焙烧处理的沸石吸附效果最佳。郝硕硕等[2]分别用氢氧化钠、氯化钠、硝酸铵、盐酸、磷酸、混合盐和高温对沸石进行改性，研究其吸附效果。结果表明，镉浓度大于10 mg/L时，NaOH 改性沸石吸附效果最好，吸附率在99.2 %以上；沸石对镉的吸附符合Langmuir 方程，属单分子层吸附，最大吸附量Qm=6.456 mg/g；改性沸石对Cd2+的吸附动力学符合假二级动力学方程，以化学吸附为主，有多个控速步骤。

硅藻土是海洋或湖泊中生长的硅藻类及微生物残骸在水底经自然作用和软泥固结而逐渐形成的一种生物硅质岩。硅藻土的主要化学成分为SiO2。硅藻壳体具有大量的、有序排列的孔隙，使其具有较大的比表面积。其比表面积约为3.1~60 m2/g，孔隙数量约为2~2.5 亿个/g。硅藻土表面、孔隙内表面分布有大量的硅羟基，硅羟基在水溶液中离解出H+，使其粒表面带有一定的负电荷，能对金属离子产生离子交换作用。李贞等[3]研究了硅藻土对含镉废水的吸附性能。结果表明，硅藻土对Cd2+的吸附符合Freundlich吸附等温式，并且处理废水后的硅藻土可以再生。杜玉成等[4]对硅藻土吸附重金属Cd2+离子进行了动力学研究。研究表明，在特定条件下，提高吸附温度、增加溶液的pH、增大溶液中Cd2+初始浓度、延长吸附时间、提高搅拌速度等，均能不同程度地提高硅藻土对Cd2+离子的吸附量及相应的吸附率。

燃煤电厂的粉煤灰作吸附剂，其活性成分为其中的少量活性炭，其对金属离子有吸附过滤作用。因此粉煤灰可作为含铬废水的吸附剂。粉煤灰呈空心玻璃珠状。其作用主要是物理吸附，不同级别的粉煤灰由于其比表面积不一样，吸附性能相差较大，一级粉煤灰的吸附效果较好。根据试验可知，粉煤灰的吸附效果与粉煤灰用量、酸度、吸附作用时间有密切关系。用粉煤灰作为各类含铬废水的吸附剂，处理效果明显，成本低：在最佳试验条件下，即粉煤灰相对用量为500，调节吸附体系pH值在5．5～7．0，吸附作用时间为40 min时。粉煤灰对各类含铬废水的去除率可达91．6％～95．6％。处理后废水中总铬的质量浓度一般低于1．0 mg/L，符合《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)最高允许排放的质量浓度1．5 mg／L的要求．可以达标排放：处理后的污泥可以作为生产水泥的基材，进一步固化稳定，减少对环境的影响，从而实现对各类含铬废水的有效处理。

田晓等[5]研究用纳米TiO2 在紫外光的作用下处理含镉废水，研究表明，当含镉废水浓度为30 mg/L，纳米TiO2 投加量为3 g/L，含镉废水的pH 为10，反应时间为2.5 h 时，废水中镉的去除率可达99.52 %。纳米TiO2 光催化处理含镉废水的效果受废水pH、废水负荷、纳米二氧化钛投加量以及反应时间等因素影响，溶液的pH 能通过改变TiO2 表面电化学性质而影响其吸附性能，在紫外光照射条件下，pH 升高有助于纳米TiO2 对Cd2+的去除作用。

由于溶度积大的硫化物与可以形成更小溶度积硫化物的重金属离子之间存在交换吸附作用，大洋锰结核氨浸渣脱硫产物是很好的重金属离子捕获材料。汪伦[6]等用大洋锰结核氨浸渣脱硫产物去除废水中镉离子，研究了接触时间、脱硫产物粒径、溶液pH、初始镉离子浓度和吸附剂量对镉离子吸附效果的影响。