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            吸附材料處理重金屬廢水的研究進展

            發布日期:2022-01-11

            吸附技術作為一種有效去除重金屬的方法,在水污染控制和水凈化領域里發揮著其他技術無可取代的重要作用。目前,我國對含重金屬廢水的處理技術基本采用日本提供的處理工藝,雖然處理效果好,但仍有不足,在以后的研究中,可以將廉價吸附材料吸附重金屬的過程加入到處理廢水的工藝中,以提高水質凈化質量及材料利用率,降低處理成本。

            1 水環境污染因子―重金屬

            從環境污染方面來講,重金屬主要指汞、鎘、鉛等毒性顯著的金屬元素,也包括具有一定毒性的元素,如鋅、銅、鈷等,還有一些元素,如砷、硒、鈹,這些雖不屬于重金屬,但考慮到砷和硒的毒性及某些性質類似于重金屬,且鈹與人類健康關系密切,所以,在環境研究中把砷、硒和鈹列入重金屬中一起討論。大型化工業、重工業企業、印染、紡織、造紙等工廠排放的工業廢水中含有大量的重金屬離子,排入水體后,這些重金屬經過遷移、富集,對生態系統、農業和人類健康造成巨大的傷害。例如,鉛是一種典型的重金屬污染物,在自然環境中難以被微生物降解,通過植物或農作物將鉛轉移到人或者動物體內,長期飲用含大量鉛的水會導致貧血、腎臟疾病和智力遲鈍等嚴重的疾病,Pb2+被列為水體中優先控制的污染物之一;震驚世界的八大公害中就有由重金屬Cd引起的“骨痛病”和由Hg引起的“水俁病”;砷是人體非必須元素,它的化合物大多有毒,關于砷引起的黑足病、角質化等皮膚病以及癌癥等,在世界上很多地區都有所報道,砷污染也成為世界矚目的全球性問題之一。

            2 常見重金屬吸附材料研究現狀

            目前,研究人員對廢水中重金屬的吸附材料進行了大量研究,既有對吸附材料吸附性能的試驗,也有對吸附材料運用條件的探究,按化學結構分類,具體分述如下:

            2.1 無機吸附劑

            2.1.1 沸石

            沸石是一種孔徑均勻、比表面積大、價格低廉的高效吸附材料,廣泛應用于各研究領域中,包括天然沸石、斜發沸石、方沸石等。我國的天然沸石資源豐富,河北、內蒙古、山西的儲量占全國的45%,其余主要分布在東北、山東、安徽、江蘇和浙江等地。Omar等探究了3種廉價吸附劑(天然沸石、粉煤灰、花生殼木炭)對Cu2+和Zn2+的吸附行為,得出佳的吸附條件,實驗表明:天然沸石是3種吸附劑中吸附能力強的材料,其最適pH值為6,吸附達到平衡時所需時間為3h。

            2.1.2 硅藻土

            硅藻土是一種生物成因的硅質沉積巖,其主要成分是SiO2,還含有少量的金屬氧化物,因其孔隙度大、穩定性強、吸收性好等特點,常被用于涂料、油漆、污水處理等行業。早在十幾年前,研究人員就開始研究硅藻土的吸收性能。劉頻等采用云南騰沖硅藻土進行化學改性,并從吸附劑用量、溶液pH值、吸附作用時間等條件對吸附性能的影響方面研究了該材料對Pb2+的吸附作用,結果顯示:在室溫條件下,當Pb2+的初始質量濃度為20mg/L,吸附劑投加量3.0g/L,吸附時間為60min,溶液pH值為7-8的條件下,改性硅藻土對水溶液中Pb2+的去除率為96.3%,由上述數據得出,硅藻土改性后的吸附效率明顯優于原土。

            2.1.3 其它無機吸附劑

            還有一些無機礦物也是常用的高效吸附材料,例如其它分子篩、高嶺土等,對這些礦物進行改性,也可提高礦物的吸附效率。

            2.2 有機(高分子)吸附劑

            2.2.1 纖維類吸附劑

            纖維類吸附材料分子內有很多羥基基團,且具有多孔的特性,它的吸附性能早已受到研究人員的關注,并且關于此類吸附劑的研究也愈來愈多,目前,研究人員通過對其進行化學改性,使其吸附效率提高。傅偉昌以棉纖維為原料制備甜菜堿型兩性化纖維素,探討其合成途徑的相關影響因素,并研究產物Cr2O72-,Mn2+,Cu2+的吸附性能,結果表明:重金屬離子溶液的pH值對離子的去除效果有較大影響,在pH值為5.8時,對Cr2O72-有較好的吸附能力;在pH值為7.0時,對Mn2+,Cu2+有較好的吸附能力;即該制備產物對金屬陰、陽離子均有吸附效用。夏友誼等通過合成的廢水凈化纖維探究其對Cu2+的吸附性能,得出:廢水凈化纖維對Cu2+吸附量可達6.24mg/g,吸附能力主要來自廢水凈化纖維β-環糊精中羥基與Cu2+的絡合作用,β-環糊精與Cu2+絡合比為4:7,該纖維對試劑反應條件要求較簡單,無二次污染,且凈化效率較高。

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