活性炭吸附去除重金属研究进展_郑少平

文章编号:1009-6825(2007)14-0153-03

活性炭吸附去除重金属研究进展

收稿日期:2006-12-08

作者简介:郑少平(1966-),男,硕士,工程师,湖南大学设计研究院,湖南长沙 410082

李卫平(1982-),男,助理工程师,中冶长天国际工程有限责任公司,湖南长沙 410007

郑少平 李卫平

摘 要:介绍了国内外学者应用活性炭吸附去除包括:Cr( ),Cu 2+,Zn 2+,Cd 2+,Pb 2+,Mn 2+,Hg 2+以及混合重金属离子在内的各种废水的处理效果与影响因素,并对相应的吸附机理进行了讨论,以促进活性炭吸附去除重金属离子的进展。关键词:活性炭,吸附,重金属离子中图分类号:T U 992.3

文献标识码:A

机械加工、矿山开采、钢铁及有色金属的冶炼和部分化工企业,都产生大量含重金属离子的废水。如果未经处理或处理不达标,则不能排放这些废水,否则会造成环境污染。重金属离子在水体中的污染越来越引起人们的注意,摄入过量的重金属会对人体造成严重伤害乃至危及生命。活性炭已广泛应用于水中有机污染物及无机污染物的去除,诸多研究表明在重金属的去除领域,活性炭吸附法具有技术简单、经济可行、效果良好等优点。

1 处理含铬废水

电镀废水是常见的含Cr( )废水,活性炭吸附除Cr ( )法,具有设备简单、占地面积小、投资省、处理费用低等优点,因此很多学者对活性炭吸附Cr ( )的最佳工艺条件、数学模型及机理进行了研究。

陈立丰[1]用活性炭对电镀废水中的Cr( )进行间歇法和流动法吸附实验研究,获得了吸附平衡时间,最佳pH 值,测得了吸附等温线和穿透曲线,并从动力学角度测定了吸附速度和扩散系数。杨骏等应用固定床吸附动力学模型,用两种煤质活性炭对不同浓度Cr ( )离子溶液进行吸附,并用M arquadt 方法非线性回

归固定床吸附流出曲线数据,获得了Cr( )在活性炭上的扩散传

质系数。何争光等对电镀废水中Cr( )的吸附机理进行了探讨。在光电子能谱等实验的基础上,提出了新的吸附机理:活性炭是

通过氢键吸附Cr ( )的,圆满地解释了活性炭的吸附及再生过程,提出了提高活性炭吸附量的有效途径。刘晓明[2]论述了利用活性炭吸附法处理含Cr ( )电镀废水方法,通过试验找出了最佳

吸附条件,确定了吸附剂的用量,吸附时间以及溶液pH 值对Cr ( )去除率的影响,得出了活性炭对Cr( )的吸附等温线。宁平等利用微波照射 氯化锌(ZCM R)法从废物中制取锯末活性炭及烤胶废料活性炭,该法所制取的锯末活性炭具有吸附容量大、过滤速度快、操作控制方便等优点。其对电镀废水中Cr( )的吸附容量是市售一级粉末活性炭的1.72倍~1.8倍,过滤速度是市售活性炭的1.6倍~1.7倍,极限吸附量达21.5mg/g ~22.5mg/g 。李湘洲[3]分别用HNO 3,H 2SO 4以及HN O 3加乙酸铜溶液对活性炭进行了表面改性处理,测定了它们的表面化学性能,研究了改性活性炭对Cr ( )吸附性能的影响。实验结果表明:通过上述改性,活性炭表面官能团数量发生了显著改变,特别是羧基增加较多,通过改性后的活性炭对Cr( )吸附性能有所提高。

2 处理含铜废水

含铜废水主要来自于电镀、冶炼、印刷及电讯器材等行业的生产过程中。M.Goyal 用两种颗粒活性炭和两种活性炭纤维分别吸附浓度在40mg/L ~1000mg/L 内的含铜废水,发现颗粒活

性炭在pH=4时达到最大吸附值,吸附铜的合适pH 范围为2~6。

S.A.Dastg heib 制造的胡桃壳活性炭对水溶液中铜离子有较高的吸附能力,比普通的商业活性炭的吸附能力强。张仲燕等[4]

用粉末活性炭处理含Cu -EDT A 废水,通过严格控制pH 值和一定的活性炭量的条件下,利用铜络合物特性和活性炭的表面电荷形式进行活性炭吸附法处理,取得了良好的效果。黄国林等用颗粒活性炭动态吸附含Cu -EDT A 电镀废水,发现废水的酸碱度和颗粒度是动态吸附处理的关键影响因素,只要在操作过程中严格控制废水的pH=5~6和活性炭粒度80目~100目,可达到很好的去除效果。

3 处理含镉废水

R.Leyv a -R amos 等用活性炭F -400对Cd 2+的吸附进行了研究。发现Langmuir 吸附等温线比Freundlicb 更与实验数据相吻合。温度升高、吸附量下降,在pH=8时,吸附达到最大。木冠南等用氧化处理过的活性炭吸附Cd 2+,经氧化处理后的活性炭对

Cd 2+

升有较强的吸附作用,其吸附方式可能是以静电吸附行为为主,各种表面活性剂均影响氧化活性炭对Cd 2+的吸附,阴离子表面活性剂SDS 在浓度小于CM C 时能大大增加Ca 2+的吸附量,阳离子表面活性剂能大大增加Cd 2+

的吸附量,非离子表面活性剂

则略微降低的Cd 2+吸附量。吴艳林[5]采用活性炭纤维(ACF )对含Cd 2+模拟废水进行了静态和动态吸附研究,测定了静态吸附等温线和动态穿透曲线,并研究了pH 值、吸附平衡时间对处理效果的影响,采用浓度为0.03mol/L 的HCl 溶液作解吸液回收Cd 2+的综合效果较好,静态法的吸附率和解吸率分别略高于动态法的吸附率和解吸率,但动态法耗时短,更符合工业化要求。范丽华等为改善活性炭对镉的吸附性,将臭氧化技术引入吸附过程,研究活性炭投加量、臭氧活化时间以及溶液质量浓度变化对活性炭吸附镉离子能力的影响。结果表明,对于初始Cd 2+质量浓度为10mg /L 的吸附溶液,最佳臭氧化时间为15min,最佳吸附时间为1h,活性炭的最佳投加量为1.0g 时,吸附后镉离子的质量浓度为0.54mg/L ;对于镉离子初始质量浓度为15mg/L 的吸附溶液,最佳臭氧化时间为30min,最佳吸附时间为1h,活性炭的最佳投加量为1.1g 时,吸附后镉离子的质量浓度为0.56mg/L 。

4 处理含铅废水

我国许多工厂每年都排出大量的低浓度含铅废水,有许多未经妥善处理即排入水体,给环境带来极大的危害。周勤[6]为了提高活性炭纤维(ACF)对水体中重金属铅离子的吸附性能,采用浓HN O 3对ACF 进行氧化改性,并采用静态吸附法,考察了不同实验条件对样品附铅离子的影响。实验结果表明:氧化改性后样品

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第33卷第14期2007年5月 山西建筑SHANXI ARCH ITECTURE

Vol.33No.14M ay. 2007