固体吸附剂在环境中应用概况.doc

固体吸附剂在环境中应用概况 郑正刚 0224024324 摘要：本文介绍了粉媒灰吸附剂和多种富于创造性的吸湿剂，对几年来这两方面的一些研究进展作了简要介绍 关键词：固体吸附剂 环境 粉煤灰 除湿 引言：吸附是一种固体表面现象。它是利用多孔性固体吸附剂处理气态污染物，使其中的一种或几种组分，在固体吸附剂表面，在分子引力或化学键力的作用下，被吸附在固体表面，从而达到分离的目的。常用的固体吸附剂有焦炭和活性炭等，其中应用最为广泛的是活性炭。活性炭对对苯、甲苯、二甲苯、乙醇、乙醚、煤油、汽油、苯乙烯、氯乙烯等物质都有吸附功能。在环保应用上更大派用场，下面对固体吸附剂在环境领域中应用的进展略作介绍。 1、固体吸附剂概论 固体的表面与液体一样原子与分子的力场也是不均衡的，因此也有表面张力和表面能。但是由于固体原子或分子不能自由移动，它表现出了自身的一些特点，比如表面分子（原子）移动困难，固体表面不均匀，表面层的组成不同于体相内部。这些方面的差异影响到了固体的吸附行为。 根据吸附剂对吸附质之间吸附力的不同，吸附可以被分为物理吸附及化学吸附。 对于物理吸附，吸附剂和吸附质之间通过分子间力（“范德华”力）相互吸引，形成吸附现象。吸附质分子各吸附剂表面分子之间的吸引机理，与气体的液化和冷凝时的机理类似。因此，吸附质在吸附剂表面形成单层或多层分子吸附时，其吸附热比较低，一般在低于41.862～62802kj。 化学吸附，被吸附的分子和吸附剂表面的原子发生化学作用，在吸附质和吸附剂之间发生了电子转移、原子重排或化学键的破坏与生成等现象。因而，化学吸附的吸附热接近于化学反应的反应热，比物理吸附大得多，一般都在几十千焦摩尔以上。因为在吸附过程需化学键，所以吸附对吸附质的选择性比较强。化学吸附容量的大小，随被吸附分子和吸附剂表面原子间形成吸附化学键力大小的不同而有差异。化学吸附需要一定的活化能，在相同的条件下，化学吸附（或解吸）速度都比物理吸附慢。事实上，物理吸附和化学吸附之间的区分并没有严格的界限。 2、粉媒灰吸附剂 2.1、粉媒灰吸附剂概况 粉煤灰是一种工业废渣,是从烧煤粉的锅炉烟气中收集的粉状灰粒,它细度较小且有着较高的比表面积具有一定的吸附能力,在废水处理方面的研究和应用也有文献[1,2]报道。在研究中发现,粉煤灰经适当改性后对溶液中的铬等重金属离子具有良好的吸附性能,进而对用改性粉煤灰分别处理含重金属离子铬、铅、铜、镉废水的适宜工艺条件进行了试验研究,并将它应用到电镀废水的处理,处理后的废水达到了排放标准。可见,利用粉煤灰对工业废水进行处理可谓以废治废,且费用低廉,处理效果好。 2.2、粉媒灰吸附剂研究进展 改性粉煤灰较未改性粉煤灰去除废水中重金属离子的效果要好,而且容易分离。ｐＨ值对改性粉煤灰吸附处理含重金属离子的废水有较大影响,每一金属离子的去除都有一个自身适宜的ｐＨ值范围;在各自适宜的ｐＨ值下,改性粉煤灰对重金属离子Ｃｒ6+,Ｐｂ2+,Ｃｕ2+,Ｃｄ2+的吸附能力为Ｃｒ6+Ｃｕ2+Ｐｂ2+Ｃｄ2+。利用工业废渣———粉煤灰处理含重金属离子的废水具有以废治废、原料来源广泛易得、价格低廉等优点。改性粉煤灰在重金属离子吸附饱和后可以不进行再生处理,同时原料来源丰富,工业操作简单,具有明显的经济效益和社会效益。因此,改性粉煤灰在工业水处理中有着广阔的应用前景。[3] 2.3、飞灰含碳量对痕量元素吸附 飞灰本身的结构特性和化学组分对痕量元素的吸附影响很大,其中烟煤灰对Ｃｄ的吸附量要高于褐煤灰,褐煤灰则对Ｓｅ吸附量更大。烟温是影响痕量元素吸附脱除的关键参数对于Ｃｄ元素,温度高则吸附脱除量大,但对Ｓｅ则不然。飞灰含碳量对Ｃｄ的吸附影响不大;对挥发性较强的Ｓｅ有一定影响,其吸附脱除量随含碳量增加而有少量增加。[4] 3、除湿剂 3.1 除湿剂概论 除湿常用的吸附剂有氯化锂、硅胶、分子筛和氧化铝等。氯化锂吸水量大,但吸水时放热量大影响制冷量,同时有腐蚀性。分子筛亲水能力低氧化铝吸湿能力仅为硅胶的50%。硅胶吸湿性能良好,经济实用,但吸附大量水后易破裂,且再生温度高,使其应用受到限制。因而,开发高效吸附剂、提高除湿能力、减小设备体积、降低成本成为干燥除湿技术的关键。 3.2 传统的固体吸附剂的改性 传统吸附剂的改性主要集中在改变吸附剂的形状、孔道结构、比表面积、表面基团等。用中子通量照射掺杂了硼元素的硅胶,从而扩大硅胶的微孔区,使硅胶的水蒸气吸附量增加,再生所需的能量降低,改性以后吸附量增加了23%。在陶瓷薄片上制备了多微孔活性硅胶薄膜,所制备的活性硅胶比颗粒状硅胶的吸附热低,分子扩散过程得到了有效的强化。[5]从超临界ＣＯ2中制备了二氧化硅-氧化铝混合气凝胶,平衡吸附量为1 0～1 2ｇ·ｇ-1,吸附性能优于常用的吸附剂。成功地合成了孔径为1 46ｎｍ