摘要：用室內(nèi)分析的方法研究了幾種吸附材料對含鉻、銅、鋅、鉛的廢水的吸附處理效果。結(jié)果表明，在幾種吸附材料中，以活性炭的吸附量和去除率比較高，且吸附量隨廢水中重金屬含量的降低而減小，除鉻外，其他離子的去除率則以低濃度時(shí)比較高。所有吸附材料均對鉛的吸附量比較大，改性硅藻土和改性高嶺土對重金屬的吸附量也比較大，宜于在重金屬處理中作為吸附劑推廣使用。

關(guān)鍵詞：吸附材料 重金屬 廢水吸附率 吸附量

近年來，含有重金屬的廢水對人類的生活環(huán)境造成了巨大的危害，重金屬離子隨廢水排出，即使?jié)舛群苄�，也能造成公害，�?yán)重污染環(huán)境，影響人們的健康。所以，研究如何降低廢水中重金屬的含量，減輕重金屬對環(huán)境的污染具有重大意義。目前，去除廢水中重金屬的方法主要有三種：一是通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)除去廢水中重金屬離子的方法；二是在不改變廢水中的重金屬的化學(xué)形態(tài)的條件下對其進(jìn)行吸附、濃縮、分離的方法；三是借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法。其中吸附法是比較常用的方法之一。本試驗(yàn)采用物理吸附的方法研究幾種吸附材料處理含重金屬廢水的效果，以便找出比較高效和便宜的吸附材料，為降低處理含重金屬的廢水成本和增加經(jīng)濟(jì)效益服務(wù)。

1、材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1吸附材料實(shí)驗(yàn)所用吸附劑除黃褐土外均來自于安徽科技學(xué)院資源與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，部分吸附材料在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了化學(xué)改性[3，4]。所用的吸附材料包括改性硅藻土、酸改性高嶺土、改性高嶺土、活性炭和黃褐土。改性硅藻土的處理過程為：將40g硅藻土加入到0.1mol/L的Na2CO3溶液中，邊攪拌邊慢慢地加入飽和的CaCl2溶液。反應(yīng)結(jié)束后，過濾，置于烘箱內(nèi)105℃條件下干燥。酸改性高嶺土的處理過程為：將高嶺土過100目篩，在850℃煅燒5h后，取一定量的高嶺土加鹽酸浸沒，在90℃恒溫下處理7h，4000轉(zhuǎn)下離心分離30min，洗滌，120℃下烘干過夜。改性高嶺土的處理過程為：取5g高嶺土加入2gSiO2，1gNa2CO3，1gKClO3放入研缽中研細(xì)，混勻，置于高溫爐中，控制溫度在800℃，恒溫3h�；钚蕴恐苯尤∽杂谫Y環(huán)實(shí)驗(yàn)室。黃褐土采自于安徽科技學(xué)院種植科技園，土壤樣品采集后，風(fēng)干，過100目篩備用。

1.1.2含重金屬廢水本試驗(yàn)所用含重金屬廢水均為自行配制的不同濃度重金屬溶液。用硝酸銅、硝酸鉻、硝酸鉛和硝酸鋅分別配制鉻、銅、鋅、鉛摩爾濃度分別為0.10、0.05、0.01mol/L的重金屬廢水。

1.2試驗(yàn)方法

分別稱取1g吸附材料（改性硅藻土、酸改性高嶺土、改性高嶺土、活性炭、黃褐土）加入200mL不同濃度的含重金屬廢水中，混合，振蕩24h后，過濾，并測定處理后的濾液中重金屬的含量。用原子吸收分光光度計(jì)測定吸附平衡時(shí)溶液中的鉻、銅、鋅、鉛的含量（測定需將平衡液稀釋），并計(jì)算出溶液中剩余重金屬的量。用差減法計(jì)算各種吸附材料吸附重金屬的量。

2結(jié)果與分析

2.1幾種吸附材料對廢水中鉻的吸附效果

不同鉻濃度下，不同吸附材料對水中鉻的吸附量和去除率不同。

在同一濃度下，不同吸附劑對鉻的吸附量分別為活性炭>酸改性高嶺土>改性硅藻土>改性高嶺土>黃褐土，其對鉻的去除率亦表現(xiàn)出同樣的趨勢。表明吸附材料對水中鉻的吸附能力均較黃褐土大。不同吸附劑對水中鉻的吸附能力不同主要是由其分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的不同所造成的。

可以看出，隨著含鉻廢水中鉻濃度的減小，同種吸附劑對廢水鉻的吸附量和去除率隨之變小。例如，不同吸附劑對原液摩爾濃度為0.01mol/L的廢水的吸附量僅為不同吸附劑對原液摩爾濃度為0.1mol/L的處理的吸附量的1/10。這是因?yàn)楫?dāng)溶液中鉻濃度比較大時(shí)，向溶液中加入吸附劑，吸附劑接觸的鉻量較多，吸附比較完全，同時(shí)因溶液中鉻離子比較多，吸附的鉻也不容易解析的緣故。因此，廢水中鉻濃度較大時(shí)去除效果較好。

2.2幾種吸附材料對廢水中銅的吸附效果

可以看出，幾種吸附材料對廢水中的銅的吸附性能與鉻不同。同一銅濃度下，幾種材料對銅的吸附量順序?yàn)榛钚蕴?gt;改性硅藻土>改性高嶺土>酸改性高嶺土>黃褐土，同樣各種吸附材料對廢水中銅的吸附能力較黃褐土大。不同吸附材料對不同重金屬的吸附性能不同，除與吸附材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同有關(guān)外，可能還與不同重金屬的性質(zhì)及其與吸附材料的親和能力大小有關(guān)。

隨著廢水中銅濃度的降低，不同吸附材料對銅的吸附量減小，但對廢水中銅的去除率增大，所以廢水中銅含量比較低時(shí)吸附去除率較高。

2.3幾種吸附材料對廢水中鋅的吸附效果

不同吸附材料對鋅的吸附效果不同。在同一濃度時(shí)，不同吸附材料對鋅的吸附量順序?yàn)榛钚蕴?gt;改性硅藻土>改性高嶺土>酸改性高嶺土>黃褐土。這是因?yàn)樗岣男愿邘X土處理后表面酸性增加，當(dāng)將其加入含鋅廢水時(shí)，鋅不易形成沉淀從而導(dǎo)致其吸附量較改性高嶺土的低。

與吸附材料對鉻、銅的吸附一樣，它們的吸附量隨著溶液鋅離子濃度的降低而減少。隨溶液濃度的改變，其去除率的變化沒有明顯的規(guī)律性，但以鋅摩爾濃度為0.05mol/L時(shí)，去除率較高。

2.4幾種吸附材料對廢水中鉛的吸附效果

可以看出，不同吸附材料對廢水中鉛的吸附與其對銅的吸附相似。同一濃度時(shí)，其吸附量大小順序?yàn)榛钚蕴?gt;改性硅藻土>改性高嶺土>酸改性高嶺土>黃褐土。且其對鉛的吸附量隨鉛濃度的減小而減小，去除率隨濃度的減小而增加。

3 結(jié)語

高嶺土為粘土礦物的一種，其結(jié)構(gòu)為二八面體，有1:1的硅氧四面體和鋁氧八面體組成，屬三斜晶系，在該礦物晶格中，存在少量離子的相互置換。高嶺土表面存在羥基，親水性較強(qiáng)。因其陽離子代換量小，所以直接應(yīng)用效果不明顯。酸改性高嶺土的表面改性過程主要是經(jīng)過煅燒，使其表面酸度增強(qiáng)，表面官能團(tuán)和反應(yīng)的活性點(diǎn)也發(fā)生了變化，改性高嶺土的表面改性過程是使用一種無機(jī)物包裹在高嶺土的表面，達(dá)到表面改性的效果。硅藻土是古代單細(xì)胞低等植物硅藻的遺體堆后，經(jīng)過初步的成巖作用而形成的具有多孔性的生物硅質(zhì)巖。

因其孔隙率高，比表面積大，所以吸附正電荷能力強(qiáng)，但表面帶負(fù)電荷，因廢水中膠體一般表面也帶負(fù)電荷，所以直接應(yīng)用只起到壓縮雙電層的作用，本試驗(yàn)在硅藻土中加入混合絮凝劑復(fù)合制成改性硅藻土后，吸附效果較好。

本試驗(yàn)的結(jié)果表明，不同吸附材料對含鉻、銅、鋅、鉛廢水的吸附量和去除率不同。一般情況下隨著廢水中重金屬濃度的增加，吸附量增大，除鉻外，對重金屬的去除率則有隨廢水濃度降低而增加的趨勢。

當(dāng)然，吸附劑的吸附量和去除率還與廢水的pH有關(guān)。不同吸附劑去除不同重金屬離子發(fā)生完全吸附的條件不同。就本試驗(yàn)而言，各種吸附劑對廢水中鉛的吸附量比較大。在不同吸附劑中，活性炭吸附量和去除率均較大，是比較理想的吸附材料，只是活性碳的價(jià)格比較貴，限制了它的廣泛使用。與一般土壤相比，改性硅藻土和改性高嶺土的吸附量也比較大，且它們在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)條件下均可應(yīng)用，價(jià)錢便宜，制備方便，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，宜于在重金屬處理中作為吸附劑推廣使用。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”