| 【摘要】 | 以城市污泥为主要原料制备了污泥基活性炭(SAC),考察了其对重金属离子的吸附去除效能和吸附动力学规律.并选择了2 种商品活性炭(煤质炭,MAC 和椰壳炭,YAC)作为对比,以初始浓度为50mg/L 的Cu(II),Pb(II),Cd(II),Cr(VI)4 种重金属离子为去除对象,分别进行了3种活性炭的表面理化性质分析及其对4 种重金属离子的吸附试验.结果表明,SAC 的比表面积和微孔容积仅为YAC 和MAC 的1/3~1/2,吸附速率也相对较慢,但其对Cu(II),Pb(II),Cr(VI),Cd(II)的平衡吸附量却远大于2 种商品活性炭,分别为9.9,8.9,8.2,5.4mg/g,说明SAC 表面的高酸性基团含量对重金属离子的吸附起到了关键作用;Langmuir 与Freundlich 吸附等温模型均能较好地拟合SAC 对Cu(II)和Pb(II)的吸附,SAC 对Cr(VI)的吸附过程更符合Langmuir 模型,而SAC 对于Cd(II)的吸附过程用Langmuir 与Freundlich 两个模型均不能较好地拟合,说明SAC 表面缺少能够与Cd(II)发生反应的结合位点. |
| 【部分正文预览】 | 水环境中重金属的污染问题已经成为我国环境污染治理领域研究的重点和难点.目前,国内外对于含重金属废水采用的处理技术主要包括:化学沉淀法,离子交换法,膜过滤法,电解法和吸附法等[1].其中,活性炭吸附法具有工艺成熟,运行维护相对简单等优点,对水中低浓度的重金属离子具有较好的去除效果[2].但是,目前使用的商品活性炭均以煤或木材为原料,制备成本较高,在一定程度上限制了其在重金属废水处理中的推广应用,因此寻找其他替代材料(如城市污泥,农林废弃物等)[3-4]来制备廉价而又高效的吸附剂具有较大的实际意义.城市污水厂剩余污泥中富含有机质,而其最终处置问题又是目前的难点,因此以城市污泥为原料来制备污泥基活性炭(SAC)既解决了城市污泥的出路问题,又实现了其资源化利用,引起了国内外研究者们的广泛关注[5-9],利用物理或化学的方法研究制备污泥基活性炭,所制备的活性炭对空气中的甲醛,染料废水,有机物等具有较高的去除效率.夏畅斌等[10]研究发现,SAC 对Pb (II)和Ni (II)具有较强的吸附性能,二者的吸附去除率分别达到了80%和60%;Rozada 等[11]以城市污泥为原料,采用热解和碳化2 种方式制备了不同的吸附剂,并分别考察了其对Hg(II),Pb(II),Cu(II)和Cr(VI)等重金属离子的吸附去除规律,试验发现直接被热解的污泥对重金属的吸附量低于被炭化的污泥,而且2 种吸附剂对重金属离子的吸附过程均符合Langmuir 吸附等温式;Bouzid 等[12]研究了污泥和果渣灰对水中Cu(II)的去除效能,结果表明二者对Cu(II)的吸附量分别达到了5.71 和6.98mg/g;梁霞等[13]对SAC 吸附Cu(II)的研究也表明,SAC对Cu(II)具有良好的吸附性能,当溶液pH=5 时吸附效果最佳,吸附平衡时间约为4h,该吸附过程符合二级反应动力学方程.论文作者在前期试验中发现,尽管SAC 的比表面积远低于商品活性炭,但SAC 对许多重金属离子的吸附效果均大大优于商品活性炭.因此,关于SAC 对水中重金属离子的吸附规律需要进一步研究探讨.
本研究选择Cu(II),Pb(II),Cd(II),Cr(VI)为去除对象,详细考察SAC 对4 种重金属离子的吸附去除规律,并与2 种商品活性炭(MAC,YAC)的吸附性能进行对比,同时对3 种活性炭吸附去除水中重金属离子的动力学进行分析. |
