活性炭吸附重金屬離子的機理

• 來源：廣東冠森炭業(yè)科技有限公司q 更新時間：2021-05-17點擊：2843次

• 　　活性炭吸附重金屬離子的機理，根據(jù)其孔結構和比表面積的不同，污泥活性炭可物理吸附或化學吸附不同廢水中的有害物質，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，有機污染物含量高，堿性強，水質變化量大，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、沙子、無機鹽等。

  　　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。

  　　活性炭吸附重金屬離子的機理，以污泥活性炭為吸附材料，以甲基紫、結晶紫、孔雀石綠和亞甲基藍為吸附質，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;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，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。目前認為，活性炭吸附重金屬離子的機理主要是金屬離子在活性炭表面進行離子交換吸附，同時還存在著重金屬離子與活性炭表面含氧官能團的化學吸附，以及活性炭表面沉積重金屬離子后產生的物理吸附。

  　　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廢水進行處理實驗，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，吸附應用范圍較窄，應加大對其廣泛應用的探索力度。

  　　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理，煉焦廢水是一種典型的高濃度、高污染、難降解有機物工業(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，經濟效益高。

  　　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360min，實際處理焦化廢水無需調整pH。其對COD的吸附能力可達92.63mg·g-1，出水COD濃度為57.12mg·L-1，達到國家一級排放標準。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時達到最大值;

  　　用污泥活性炭處理制藥廢水。

  　　制藥業(yè)生產過程中產生的廢水中的污染物來自于難降解、毒性大的化學藥劑。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改性污泥活性炭進行了吸附實驗，結果表明改性污泥活性炭表面粗糙度增加，孔隙結構更加發(fā)達，能有效地吸附加替沙星，吸附等溫線可用Freundlich經驗公式擬合。在5~10h的吸附時間內，其吸附量可達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。

  　　但是本試驗僅對污泥活性炭吸加替沙星的效果、機理做了分析，與實際尚有一定差距，如吸附劑的重金屬含量是否達標，是否會造成二次污染，制備成本是否經濟，制取過程中產生廢氣廢水等問題，還有待進一步研究。

  　　五、摘要。

  　　淤泥型活性炭的吸附能力可達到一般商品活性炭的80%，但其生產成本遠低于常規(guī)活性炭。用活性炭處理后的廢水出水水質清澈，有機質含量低，達到排放標準。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。