改性活性炭红黄土对重金属离子的吸附作用.pdfVIP

摘 要 吸附法处理含重金属离子废水是一种非常有效的方法，而开发新型高效廉价吸附剂 是近年来该领域的研究热点。本论文研究了用高锰酸钾改性以提高活性炭（木质活性炭 和竹炭）吸附性能的方法，并研究了改性炭和一种天然矿物--红黄土对重金属离子的吸 附作用，为开发处理含重金属废水的廉价吸附材料提供依据。主要结果如下： 1、研究了改性前后木质活性炭对Cu2+ 、Cd2+ 、Zn2+ 、Cr(III) 和Cr(VI)五种重金属离 子的吸附性能。结果表明：对于Cu2+ 、Cd2+ 、Zn2+ 和Cr(VI) 四种离子，0.03mol/L KMnO4 改性炭的去除效果最好，但是对于Cr(III) ，0.04mol/L KMnO 改性炭的去除效果最好。经 4 过KMnO4 改性后，木质活性炭对 Cu2+ 、Cd2+ 、Zn2+ 、Cr(III) 和Cr(VI) 的饱和吸附量分 别提高约2.7 、1.4、1.2、1.43和1.12倍。木质活性炭对Cu2+ 、Cd2+ 、Zn2+ 的吸附边曲线 均为“S”形，对于Cr(III)和Cr(VI) 的吸附边曲线分别为“波浪”和“抛物线”形变化。木 质活性炭对Cd2+ 、Zn2+ 、Cr(III) 和Cr(VI) 的吸附是吸热反应，其吸附行为均符合Langmuir 吸附模型，但对于Cu2+ 的吸附符合Frendlich吸附模型。 2 、采用动态柱吸附实验的方法，考察了改性前后木质活性炭对含Cu2+ 和 Zn2+ 废 水的处理效果，并研究了改性、盐效应和流速等工艺参数的影响。结果表明：改性后其 穿透曲线明显右移，去除效果增强；改性炭吸附 Cu2+ 后第一次再生效果较好，但是随 着再生次数的增多其吸附性能逐渐减弱。当BV25 时，在混合离子溶液中改性炭对Cu2+ 和Zn2+ 的去除效果与在单一离子溶液中相比差别不大；但是当BV25 时，其在混合离 子溶液中的去除效果比在单一离子的溶液中均有所减弱。离子强度对 Cu2+ 的去除具有 正协同效应，但对Zn2+ 的去除无明显影响；随着流速的增大，改性炭对Cu2+ 的去除效 果变差。 3、比较研究了 KMnO4 浓度对 Cu2+ 在竹炭上吸附率-pH 曲线的影响，并研究了 KMnO4 改性对竹炭吸附和解吸附性能的影响。静态吸附实验表明，KMnO4 改性使竹 炭对 Cu2+ 吸附率-pH 曲线及pH50 点向低pH 方向偏移，当 KMnO4 溶液浓度为 0.04 mol/L 时，改性效果最好；改性后处理含Cu2+ 相同浓度废水其投加量节省约2 倍；竹炭 对Cu2+ 的吸附均遵循Langmuir 吸附模型，在相同Cu2+ 平衡浓度下，改性竹炭对 Cu2+ III 的吸附量提高约53%；升高温度明显提高改性竹炭对Cu2+ 的去除效果，40 ℃的饱和吸 附量是25 ℃的1.69 倍。KMnO4 改性不仅提高了竹炭吸附水中重金属离子的能力，并 且改善了其解吸再生性能。 4 、用天然矿物红黄土分别处理了含Pb2+ 、Cu2+ 、Zn2+ 、Cr(Ⅲ) 和Cd2+ 的模拟废水， 考察了不同因素对重金属离子去除效果的影响，并研究了其解吸性能。结果表明，红黄 土对五种离子的吸附率-pH 曲线均呈“S”形，对Pb2+ 的吸附是放热反应，但是对Cu2+ 、 Zn2+ 、Cr3+ 和Cd2+ 是吸热反应；对五种离子的吸附行为均遵循Langmuir 吸附模型。 用0.1 mol·L-1 HCl