| 【摘要】 | 以城市污泥為主要原料制備了污泥基活性炭(SAC),考察了其對重金屬離子的吸附去除效能和吸附動力學規律.并選擇了2 種商品活性炭(煤質炭,MAC 和椰殼炭,YAC)作為對比,以初始濃度為50mg/L 的Cu(II),Pb(II),Cd(II),Cr(VI)4 種重金屬離子為去除對象,分別進行了3種活性炭的表面理化性質分析及其對4 種重金屬離子的吸附試驗.結果表明,SAC 的比表面積和微孔容積僅為YAC 和MAC 的1/3~1/2,吸附速率也相對較慢,但其對Cu(II),Pb(II),Cr(VI),Cd(II)的平衡吸附量卻遠大于2 種商品活性炭,分別為9.9,8.9,8.2,5.4mg/g,說明SAC 表面的高酸性基團含量對重金屬離子的吸附起到了關鍵作用;Langmuir 與Freundlich 吸附等溫模型均能較好地擬合SAC 對Cu(II)和Pb(II)的吸附,SAC 對Cr(VI)的吸附過程更符合Langmuir 模型,而SAC 對于Cd(II)的吸附過程用Langmuir 與Freundlich 兩個模型均不能較好地擬合,說明SAC 表面缺少能夠與Cd(II)發生反應的結合位點. |
| 【部分正文預覽】 | 水環境中重金屬的污染問題已經成為我國環境污染治理領域研究的重點和難點.目前,國內外對于含重金屬廢水采用的處理技術主要包括:化學沉淀法,離子交換法,膜過濾法,電解法和吸附法等[1].其中,活性炭吸附法具有工藝成熟,運行維護相對簡單等優點,對水中低濃度的重金屬離子具有較好的去除效果[2].但是,目前使用的商品活性炭均以煤或木材為原料,制備成本較高,在一定程度上限制了其在重金屬廢水處理中的推廣應用,因此尋找其他替代材料(如城市污泥,農林廢棄物等)[3-4]來制備廉價而又高效的吸附劑具有較大的實際意義.城市污水廠剩余污泥中富含有機質,而其最終處置問題又是目前的難點,因此以城市污泥為原料來制備污泥基活性炭(SAC)既解決了城市污泥的出路問題,又實現了其資源化利用,引起了國內外研究者們的廣泛關注[5-9],利用物理或化學的方法研究制備污泥基活性炭,所制備的活性炭對空氣中的甲醛,染料廢水,有機物等具有較高的去除效率.夏暢斌等[10]研究發現,SAC 對Pb (II)和Ni (II)具有較強的吸附性能,二者的吸附去除率分別達到了80%和60%;Rozada 等[11]以城市污泥為原料,采用熱解和碳化2 種方式制備了不同的吸附劑,并分別考察了其對Hg(II),Pb(II),Cu(II)和Cr(VI)等重金屬離子的吸附去除規律,試驗發現直接被熱解的污泥對重金屬的吸附量低于被炭化的污泥,而且2 種吸附劑對重金屬離子的吸附過程均符合Langmuir 吸附等溫式;Bouzid 等[12]研究了污泥和果渣灰對水中Cu(II)的去除效能,結果表明二者對Cu(II)的吸附量分別達到了5.71 和6.98mg/g;梁霞等[13]對SAC 吸附Cu(II)的研究也表明,SAC對Cu(II)具有良好的吸附性能,當溶液pH=5 時吸附效果最佳,吸附平衡時間約為4h,該吸附過程符合二級反應動力學方程.論文作者在前期試驗中發現,盡管SAC 的比表面積遠低于商品活性炭,但SAC 對許多重金屬離子的吸附效果均大大優于商品活性炭.因此,關于SAC 對水中重金屬離子的吸附規律需要進一步研究探討.
本研究選擇Cu(II),Pb(II),Cd(II),Cr(VI)為去除對象,詳細考察SAC 對4 種重金屬離子的吸附去除規律,并與2 種商品活性炭(MAC,YAC)的吸附性能進行對比,同時對3 種活性炭吸附去除水中重金屬離子的動力學進行分析. |
