活性炭吸附重金屬離子的機(jī)理

• 來源：廣東冠森炭業(yè)科技有限公司q 更新時間：2021-05-17點(diǎn)擊：2979次

• 　　活性炭吸附重金屬離子的機(jī)理，根據(jù)其孔結(jié)構(gòu)和比表面積的不同，污泥活性炭可物理吸附或化學(xué)吸附不同廢水中的有害物質(zhì)，因而可用于印染廢水、重金屬廢水、制藥廢水、焦化廢水等多種廢水的處理。

  

  　　污水處理過程中用活性炭處理。

  　　污泥活性炭用于處理印染廢水。

  　　染整廢水因含水量大，有機(jī)污染物含量高，堿性強(qiáng)，水質(zhì)變化量大，是難處理工業(yè)廢水之一。該污水含有染料、漿料、助劑、油劑、酸、堿性纖維雜質(zhì)、沙子、無機(jī)鹽等。

  　　工業(yè)上常用的染料廢水的脫色方法有絮凝沉淀法(氣浮)、電解法、氧化法、吸附法和生物降解法。利用污泥活性炭處理印染廢水是一項新的技術(shù)。

  　　活性炭吸附重金屬離子的機(jī)理，以污泥活性炭為吸附材料，以甲基紫、結(jié)晶紫、孔雀石綠和亞甲基藍(lán)為吸附質(zhì)，考察了波濤活性炭對污泥活性炭的吸附性能。研究發(fā)現(xiàn)，染料溶液的酸堿性對污泥活性炭吸附效果有影響，堿性條件有利于吸附，其主要原因是pH值改變了污泥活性炭表面的荷電狀態(tài)和染料的存在形式，吸附規(guī)律可用蘭默爾等溫方程和弗雷德利希方程描述。

  　　通過研究活性污泥對染料的吸附能力與pH值之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)活性污泥對活性艷紅X-3B的吸附能力在pH值下降至4.7左右時迅速增強(qiáng);在pH下降至3.0附近后，雖然吸附能力繼續(xù)隨著pH值的下降而提高，但變化不大。酸堿值為3是合適的吸附點(diǎn)，根據(jù)污泥對混合染料廢水的吸附，推測吸附的是電性吸附。

  　　污泥活性炭對重金屬廢水的處理。

  　　在環(huán)境污染方面，重金屬主要是指具有明顯生物毒性的汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷，還包括有毒重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫和釩等污染物。目前認(rèn)為，活性炭吸附重金屬離子的機(jī)理主要是金屬離子在活性炭表面進(jìn)行離子交換吸附，同時還存在著重金屬離子與活性炭表面含氧官能團(tuán)的化學(xué)吸附，以及活性炭表面沉積重金屬離子后產(chǎn)生的物理吸附。

  　　由城市污水廠污泥為原料，用氯化鋅作活化劑，用氯化鐵或氯化銨作添加劑制備的污泥活性炭，能吸附廢水中的各種金屬離子如Gr、Hg、Zn、Pb、Ni、Cu等。通過對城市污泥改性物作為吸附劑對Cr廢水進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)，得到了吸附Cr廢水的最佳條件：吸附時間20min,pH值為中性，Cr(VI)起始濃度不超過50mg·L-1，溫度30℃。研究表明，溶液pH、吸附劑用量、初始離子濃度、吸附時間等因素對污泥活性炭吸附硫化氫的吸附效果有影響。該吸附過程符合一級動力學(xué)方程組。使用該吸附劑可有效去除工業(yè)廢水中的Hg(Ⅱ)離子。

  　　目前廣泛應(yīng)用于金屬廢水的污泥活性炭還存在兩個問題：

  　　目前活性炭吸附研究大多集中于單一金屬離子的吸附層面，應(yīng)致力于多種重金屬離子共吸附污泥活性炭的研究。

  　　污泥制取的活性炭只對某些重金屬有較好的處理效果，吸附應(yīng)用范圍較窄，應(yīng)加大對其廣泛應(yīng)用的探索力度。

  　　污泥活性炭用于處理焦化廢水。

  　　活性炭吸附重金屬離子的機(jī)理，煉焦廢水是一種典型的高濃度、高污染、難降解有機(jī)物工業(yè)廢水。我國焦化廢水的生物脫氮處理主要采用A/O、A2/O、SBR等工藝。采用污泥活性炭處理焦化廢水，效果好，經(jīng)濟(jì)效益高。

  　　以污水處理廠脫水污泥為原料，采用550℃的活化溫度和5mol·L-1的活化劑濃度，以及40min的固液比，制備出了5mol·L-1的污泥活性炭。通過研究得出，污泥活性炭處理焦化廢水時，隨著污泥活性炭投加量的增加，其脫色效果越好，隨溫度升高而降低，且吸附時間可達(dá)360min，實(shí)際處理焦化廢水無需調(diào)整pH。其對COD的吸附能力可達(dá)92.63mg·g-1，出水COD濃度為57.12mg·L-1，達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。通過對污泥活性炭對焦化廢水COD深度處理的研究，表明污泥活性炭具有較好的吸附性能，其分子直徑較大。采用膜擴(kuò)散法作為主要控制步驟，采用ZnCl2改性污泥活性炭吸附COD的濃度在70min時達(dá)到最大值;

  　　用污泥活性炭處理制藥廢水。

  　　制藥業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水中的污染物來自于難降解、毒性大的化學(xué)藥劑。生物法處理制藥廢水是目前普遍采用的方法，而活性炭法處理制藥廢水是近年來研究的新方向。

  　　以城市污水處理廠二沉池污泥和脫水污泥為原料，通過物理化學(xué)方法制備出一種新型污泥活性炭，并對ZnCl2改性污泥活性炭進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明改性污泥活性炭表面粗糙度增加，孔隙結(jié)構(gòu)更加發(fā)達(dá)，能有效地吸附加替沙星，吸附等溫線可用Freundlich經(jīng)驗(yàn)公式擬合。在5~10h的吸附時間內(nèi)，其吸附量可達(dá)6~7mg·g-1。因此，將污泥活性炭用作抗生素廢水或其它難降解廢水的凈水劑是可行的，同時也為污泥的再利用提供了一條良好的途徑。

  　　但是本試驗(yàn)僅對污泥活性炭吸加替沙星的效果、機(jī)理做了分析，與實(shí)際尚有一定差距，如吸附劑的重金屬含量是否達(dá)標(biāo)，是否會造成二次污染，制備成本是否經(jīng)濟(jì)，制取過程中產(chǎn)生廢氣廢水等問題，還有待進(jìn)一步研究。

  　　五、摘要。

  　　淤泥型活性炭的吸附能力可達(dá)到一般商品活性炭的80%，但其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于常規(guī)活性炭。用活性炭處理后的廢水出水水質(zhì)清澈，有機(jī)質(zhì)含量低，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。若能夠商業(yè)化，并利用微生物固化活性炭來延長活性炭的飽和時間，從而降低成本，將為我國城市污水廠的可持續(xù)發(fā)展提供一條新的途徑。