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(shí)間：2021-05-17點(diǎn)擊：3020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(xiàng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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。