文章编号
:1009
2
6825 (2007) 14
2
0153
2
03
活性炭吸附去除重金属研究进展
收稿日期
:2006
2
12
2
08
作者简介
:
郑少平
(1966
2
) ,
男
,
硕士
,
工程师
,
湖南大学设计研究院
,
湖南 长沙
410082
李卫平
(1982
2
) ,
男
,
助理工程师
,
中冶长天国际工程有限责任公司
,
湖南 长沙
410007
郑少平 李卫平
摘 要
:
介绍了国内外学者应用活性炭吸附去除包括
:Cr (
Ⅵ
) ,Cu
2 +
,Zn
2 +
,Cd
2 +
,Pb
2 +
,Mn
2 +
, Hg
2 +
以及混合重金属离子在
内的各种废水的处理效果与影响因素
,
并对相应的吸附机理进行了讨论
,
以促进活性炭吸附去除重金属离子的进展 。
关键词
:
活性炭
,
吸附
,
重金属离子
中图分类号
: TU992. 3
文献标识码
:A
机械加工 、
矿山开采 、
钢铁及有色金属的冶炼和部分化工企
业
,
都产生大量含重金属离子的废水 。如果未经处理或处理不达
标
,
则不能排放这些废水
,
否则会造成环境污染 。重金属离子在
水体中的污染越来越引起人们的注意
,
摄入过量的重金属会对人
体造成严重伤害乃至危及生命 。活性炭已广泛应用于水中有机
污染物及无机污染物的去除
,
诸多研究表明在重金属的去除领
域
,
活性炭吸附法具有技术简单 、
经济可行 、
效果良好等优点 。
1 处理含铬废水
电镀废水是常见的含
Cr (
Ⅵ
)
废水
,
活性炭吸附除
Cr (
Ⅵ
)
法
,
具有设备简单 、
占地面积小 、
投资省 、
处理费用低等优点
,
因此很
多学者对活性炭吸附
Cr (
Ⅵ
)
的最佳工艺条件 、
数学模型及机理进
行了研究 。
陈立丰
[ 1 ]
用活性炭对电镀废水中的
Cr (
Ⅵ
)
进行间歇法和流
动法吸附实验研究
,
获得了吸附平衡时间
,
最佳
p H
值
,
测得了吸
附等温线和穿透曲线
,
并从动力学角度测定了吸附速度和扩散系
数 。杨骏等应用固定床吸附动力学模型
,
用两种煤质活性炭对不
同浓度
Cr (
Ⅵ
)
离子溶液进行吸附
,
并用
Marquadt
方法非线性回
归固定床吸附流出曲线数据
,
获得了
Cr (
Ⅵ
)
在活性炭上的扩散传
质系数 。何争光等对电镀废水中
Cr (
Ⅵ
)
的吸附机理进行了探讨 。
在光电子能谱等实验的基础上
,
提出了新的吸附机理
:
活性炭是
通过氢键吸附
Cr (
Ⅵ
)
的
,
圆满地解释了活性炭的吸附及再生过
程
,
提出了提高活性炭吸附量的有效途径 。刘晓明
[ 2 ]
论述了利用
活性炭吸附法处理含
Cr (
Ⅵ
)
电镀废水方法
,
通过试验找出了最佳
吸附条件
,
确定了吸附剂的用量
,
吸附时间以及溶液
p H
值对
Cr
(
Ⅵ
)
去除率的影响
,
得出了活性炭对
Cr (
Ⅵ
)
的吸附等温线 。宁平
等利用微波照射 —氯化锌
( ZCMR)
法从废物中制取锯末活性炭及
烤胶废料活性炭
,
该法所制取的锯末活性炭具有吸附容量大 、
过
滤速度快 、
操作控制方便等优点 。其对电镀废水中
Cr (
Ⅵ
)
的吸附
容量是市售一级粉末活性炭的
1. 72
倍～
1. 8
倍
,
过滤速度是市售
活性炭的
1. 6
倍～
1. 7
倍
,
极限吸附量达
21. 5 mg/ g
～
22. 5 mg/ g
。
李湘洲
[ 3 ]
分别用
HNO
3
, H
2
SO
4
以及
HNO
3
加乙酸铜溶液对活性
炭进行了表面改性处理
,
测定了它们的表面化学性能
,
研究了改
性活性炭对
Cr (
Ⅵ
)
吸附性能的影响 。实验结果表明
:
通过上述改
性
,
活性炭表面官能团数量发生了显著改变
,
特别是羧基增加较
多
,
通过改性后的活性炭对
Cr (
Ⅵ
)
吸附性能有所提高 。
2 处理含铜废水
含铜废水主要来自于电镀 、
冶炼 、
印刷及电讯器材等行业的
生产过程中 。
M. Goyal
用两种颗粒活性炭和两种活性炭纤维分
别吸附浓度在
40 mg/ L
～
1 000 mg/ L
内的含铜废水
,
发现颗粒活
性炭在
p H = 4
时达到最大吸附值
,
吸附铜的合适
p H
范围为
2
～
6
。
S. A. Dastgheib
制造的胡桃壳活性炭对水溶液中铜离子有较高的
吸附能力
,
比普通的商业活性炭的吸附能力强 。张仲燕等
[ 4 ]
用粉
末活性炭处理含
Cu
2
ED TA
废水
,
通过严格控制
p H
值和一定的活
性炭量的条件下
,
利用铜络合物特性和活性炭的表面电荷形式进
行活性炭吸附法处理
,
取得了良好的效果 。黄国林等用颗粒活性
炭动态吸附含
Cu
2
ED TA
电镀废水
,
发现废水的酸碱度和颗粒度
是动态吸附处理的关键影响因素
,
只要在操作过程中严格控制废
水的
p H = 5
～
6
和活性炭粒度
80
目～
100
目
,
可达到很好的去除
效果 。
3 处理含镉废水
R. Leyva
2
Ramos
等用活性炭
F
2
400
对
Cd
2 +
的吸附进行了研
究 。发现
Langmuir
吸附等温线比
Freundlicb
更与实验数据相吻
合 。温度升高 、
吸附量下降
,
在
p H = 8
时
,
吸附达到最大 。木冠南
等用氧化处理过的活性炭吸附
Cd
2 +
,
经氧化处理后的活性炭对
Cd
2 +
升有较强的吸附作用
,
其吸附方式可能是以静电吸附行为为
主
,
各种表面活性剂均影响氧化活性炭对
Cd
2 +
的吸附
,
阴离子表
面活性剂
SDS
在浓度小于
CMC
时能大大增加
Ca
2 +
的吸附量
,
阳
离子表面活性剂能大大增加
Cd
2 +
的吸附量
,
非离子表面活性剂
则略微降低的
Cd
2 +
吸附量 。吴艳林
[ 5 ]
采用活性炭纤维
(ACF)
对
含
Cd
2 +
模拟废水进行了静态和动态吸附研究
,
测定了静态吸附
等温线和动态穿透曲线
,
并研究了
p H
值 、
吸附平衡时间对处理效
果的影响
,
采用浓度为
0. 03 mol/ L
的
HCl
溶液作解吸液回收
Cd
2 +
的综合效果较好
,
静态法的吸附率和解吸率分别略高于动态
法的吸附率和解吸率
,
但动态法耗时短
,
更符合工业化要求 。范
丽华等为改善活性炭对镉的吸附性
,
将臭氧化技术引入吸附过
程
,
研究活性炭投加量 、
臭氧活化时间以及溶液质量浓度变化对
活性炭吸附镉离子能力的影响 。结果表明
,
对于初始
Cd
2 +
质量
浓度为
10 mg/ L
的吸附溶液
,
最佳臭氧化时间为
15 min ,
最佳吸
附时间为
1 h ,
活性炭的最佳投加量为
1. 0 g
时
,
吸附后镉离子的
质量浓度为
0. 54 mg/ L ;
对于镉离子初始质量浓度为
15 mg/ L
的
吸附溶液
,
最佳臭氧化时间为
30 min ,
最佳吸附时间为
1 h ,
活性炭
的最佳投加量为
1. 1 g
时
,
吸附后镉离子的质量浓度为
0. 56 mg/ L
。
4 处理含铅废水
我国许多工厂每年都排出大量的低浓度含铅废水
,
有许多未
经妥善处理即排入水体
,
给环境带来极大的危害 。周勤
[ 6 ]
为了提
高活性炭纤维
(ACF)
对水体中重金属铅离子的吸附性能
,
采用浓
HNO
3
对
ACF
进行氧化改性
,
并采用静态吸附法
,
考察了不同实
验条件对样品附铅离子的影响 。实验结果表明
:
氧化改性后样品
・
3
5
1
・
第
33
卷 第
14
期
2 0 0 7
年
5
月
山
西
建
筑
SHANXI
ARCHITECTU RE
Vol. 33 No . 14
May.
2007