第五章水污染控制技术创新及产
业升级
活性炭吸附络合重金属废水的研究
姜玉
娟
温沁雪
陈
志
强
哈尔滨工业大学城市水资源与水环境囯家重点实验室哈尔滨中囯
摘要电镀废水成分复杂其中含有的络合物能与重金属离子结合形成金属络合物与游离的重金
属废水相比络合重金属废水的去除难度更大普通的加碱沉淀法难以去除本文研究了不定型颗粒活性炭对模拟的络合键离子废水的吸附行为在静态吸附的条件下考察了活性炭投加量废水初始吸附时间温度对活性炭吸附镍离子的影响并研究了活性炭的解析性能和再生性能
结果表明在初始等于温度为吸附时间为活性炭投加量为时镍离子的
去除率达到吸附饱和的活性炭经的解析可达到的解析率再
生次后吸附能力无明显下降研究表明活性炭吸附是处理络合键重金属废水的种有效方法吸附后的活性炭具有良好的解析性能和再生性能关键词活性炭络合镍吸附解析再生
前言
电镀是金属表面的美容师是指利用电解原理在金属表面镀上层其它金属或合金的过程以达到提高金属耐磨性导电性反光性及增进美观等作用⑴电镀行业也是三大污染行业之所排放的电镀废水成分复杂其所含的重金属毒性大不同于般的废水重金属废水排放
到环境中不能被生物降解会通过食物链富集在生物体内积累影响生物体正常的代谢活动并最终危害人体健康
镀镍在电镀行业中使用较多镍是人体必需的生命元素但过量的镍会对人体造成危害镍可引起炎症癌症神经衰弱症系统紊乱降低生育功能致畸和致突变对人体健康产生危
害目前处理含镍电镀废水主要有化学沉淀法离子交换法吸附膜过滤以及电化学处理技术等和单纯的游离镍相比络合線离子去除难度大常见的络合剂有
酒
石
酸柠檬酸等它们与重金属离子能形成非常稳定的络合物传统的加碱沉淀法很难去除治理络合重金属废水可采用两种方式先破络设法将重金属从络合物中解离出来如硫化物沉淀法不用破络无论络合态和游离态均可用吸附加以去除张仲燕等人使用了活性炭吸附对废水处理进行了研究得出了最佳的工艺条件结果表明对铜含量为的络合铜废水在利用活性炭吸附时间后对铜吸附率达到
出水剩余铜含量稳定保持在以下单宝田等人对沸石处理的吸附
效果进行了研究结果显示沸石对重金属废水中的具有良好的吸附性能在为时温度为时吸附效果最佳活性炭是使用最广泛的吸附剂也是工程应用上最可行的吸附材料活性炭的吸附
主要依靠表面发达的空隙结构具有巨大的比表面积重金属离子具有较好的吸附性能本实
验考察了活性炭对模拟的络合镍的吸附去除能力研究了不同的影响因素对吸附效果的影
响并对吸附后的活性炭进行再生考察其解析和再生性能
基金项目国家水专项项目中囯环境
科学学会学术年会论文集
实验材料和方法
实验材料颗粒活性炭黑色无定形粒状西陇化工股份有限公司恒温干燥后置于瓶中密封保
存测定其比表
面
积
镍离子储备液使用配制的镍离子标准储备液使用时用去离子水稀释至相关浓度
模拟络合線废水镍离子浓度为将镍离子换算成摩尔浓度按摩尔浓度
加入乙二胺四乙酸二钠的量配制络合镍废水最终配制的络合镍浓度为
为其他药剂硫酸盐酸乙二胺四乙酸二钠
所
用试剂均为
分析
纯
实验仪器电子天平恒温振荡水浴锅计等实验方法吸附实验准确称量定量的活性炭置于的小锥形瓶中量取络合镍
废水倒入锥形瓶后将锥形瓶置于恒温振荡摇床上振荡特定的时间后取上清液离心后测定镍离子浓度
解析实验取吸附饱和的活性炭去离子水洗净烘干后使用的作为解析剂测定不同时刻解析液中的镍离子浓度并计算解析率再生实验将经过解析的活性炭用去离子水洗净烘干后进行再生吸附实验测定溶液中镍离子浓度计算出再吸附能
力
分析方法
镍离子浓度采用原子发射光谱仪测定数据分析
吸效率吸附能力
線离子初始浓度
时刻吸附后溶液中的镍离子溶度臬离子废水体积
活性炭的用量
结果和讨论
实验温度的影响活性炭取初始为在往复式振荡水浴锅中反应调节水浴锅的温度分别为设定转速为振荡取上清液测定镍离子含量并计算吸附率
活性炭对物质的吸附作用是吸附和脱附两个过程的平衡般来说吸附是放热反应低温
效果更好脱附是吸热反应高温效果好因此温度对吸附也有影响从图可以看出时
吸附率最高随着温度的提高吸附率随有所波动但变化不大可见温度对吸附的影响
不大
因为液相吸附时
吸附热较小溶液温度的影响对该吸附影响很小故吸附过程在室温下
进行
即可第五章水污染控制技术创新及产业升级：：■■■■温度
图温度对吸附效果的影响
初始的影响设定活性炭投力續为废水初始分别用。的或溶液调节
为
在面调节温度的往复式振荡水浴锅中反应温度设定为冗转逮为
振蔆取上清液用测定镇离子含量弁计箕吸附单
。
般认为是影响活性炭吸附的个重要嵐素通过影响吸附剂的活性位点和重金属
离子的么学状态来影响吸附效率从下画可以看出对重金属蓠千的吸附率均有定的影
响对宁镎离子在为和条件下吸附率较氣略低于这是由
络合物的特性和活性炭表面的性质决定的当时络合稳定常数小溶液
中游离态放属会增加活性炭表面韵负电荷和氢离子中和正电性增加使对游离的童
金属
离子斥力增加同时也会与■离子形成竞争吸附的关系故吸附率较低而时重盒肩主要以和形式存在此吋靠静电引力吸附童金属原水的为重金属主棄以
形式存在当为或时此时调节外加酸碱少度水中引人的竞争
离
子步
故扭的效果优于在时重金属以带负电
荷的形式稳定存在中性条
件下酸碱离子中和瘠液中竞争吸附的酸碱离子少且活性異
表
活性电位点括跃所以去除
率又出现提商，实验表明括性炭吸附的在丧右为
宜
國關圖
图初始对吸附效果的影响
时间的
影
命
取活性炭投加鸶调节为在往复式振离水浴锅中反成温度设定为弋
转速
为在不同的时闾点取样取样时间点设
定为
反
取上清液用测定镇离子含量弁计算吸附率得到如下结果
如图
所示活性炭对重金属离子的吸附可以在较短的时间内达到较髙吸附率对镍离子
来说吸附在前吸附率提高较快在时提高速率减慢当时间达到之后吸附基本平銜此时吸附与脱附速拿基本相等之后随着时旬的延长吸附率比较稳黨吸
附达到平衡状态可见对扉离子放吸附可赛达
爾
平
街中国
环境科学学会学术年会
论文
集
套时间
图吸附时间对吸附效果
的影响
活性炭投加量的影南取活性炭用量为扭不等调节至在往复式振鑲水浴锅中反应设定温度为
转速为振荡取上清液用测定镍离子的食働淨计算吸附率令
从下图可以看出活性炭对重金属离子的吸附率均随着投力口量的增加而有所提高然
后趋
向
对于镍离子活检炭吸附率在投加最±闻提禽裉快之后提高速率减摄在活性
炭投加置为时吸附率为赘此时剩余的银离子含量戈对于定浓度的靈金属来说虽然吸附率在活性炭投加量大的情况下高但是必须认识到对童金属离子的单位吸
晴量是遂渐降低的
活性炭
投加
量
图活性炭投加量对吸附效果旳影响
活性炭
解
析
实验
活性炭再利用之前東先将活性炭上吸附的物质解析下来其中使用无机酸或碱使吸附质解
析下来叉称酸碱再生法吸附废水中重金属的括姓炭可用此法再生本实验使用盐酸进行解
析实现活性炭再生取吸附饱和的活性炭去离子水洗净烘干后使用的
作为解析剂测定不同时刻解析液中的镍离子浓度知吸附活性炭上的镇稱量计算解
析率
从下图可以看出镍离子的解析率贿着解析时甸的增加而增加布时解析傘为
时解析率为而在时解析率已经能达到莬可见使用溶液可以达到破坏活性炭表苘酸碱平銜的作用僳重金属离子很好地解析下来
活性泉再
生
实验
騎过盐酸■析的活性轰用金貪子水洗摩弁烘于饲赫使
萁厥附撤时
镍复金属废水计箅括性歲的吸附容量寶复三次实验在括性裁用眞为时原活性炭的
吸
附靈
參
刀
也三
次再生极附邊曇
善
别为
从下图可以着出活性炭经过三次再生略微降低及附容量并无祖下降可以
较好
地
实现活性炭的多次利用