文超凡 杨仕彬
贵港环境监测站
摘要：近年来，含有重金属的废水对人类的生活环境造成了巨大的危害，重金属离子随废水排出，即使浓度很小，也能造成公害，严重污染环境，影响人们的健康。所以，研究如何降低废水中重金属的含量，减轻重金属对环境的污染具有重大意义。
关健词：吸附材料；重金属废水；效果
重金属是水质污染中的主要污染物之一，重金属进入水体后，能被活的生物体所吸收，一旦它们进入食物链，高浓度的重金属可能会富集在人体内，如果人体重金属的摄入量超过了限值，能引起各种健康疾病，因此如何无害化处理好重金属废水已成为当前亟待解决的工作。去除水中重金属的方法有很多，传统的方法如化学沉淀法、氧化还原法、电解法、离子交换法、吸附法等；新兴的方法如纳米技术、光催化技术、基因工程技术等。本文主要对吸附法处理重金属废水的优点进行了阐述，并总结了最近年来各类新型吸附剂在重金属废水处理中的应用研究。
1、吸附法处理重金属废水的优点
吸附法处理重金属废水具有很多优点，成为水处理研究的重点，开发了许多性能良好的吸附剂，特别是利用工业废弃物和农作物余物作吸附剂，并且对现有的吸附剂改性提高其吸附性能，成为近年来研究的热点。沸石和麦饭石价格低廉，应用较广泛，麦饭石对铜离子的吸附可以达到95％ 以上；蓝晶石在适当的条件下对铜离子可以达到 100％ 的吸附效果；烟煤灰、炉渣等可以用作吸附剂处理含铜电镀废水，而且从烟煤灰中合成 4A 沸石可以吸附多种重金属，对铜离子的吸附效果很好。另外对现有的吸附剂进行改性可以大大提高交换容量和效率。李爱阳等对斜发沸石改性，提高了吸附性能，有效去除铜，并同时去除锌、隔、铅等重金属离子，工业运行效果良好；Selvaaj Rengaraj 等对多空渗水性钒土进行氨化和质子化改性，实现了对含铜的质量浓度为 100 mg／L 的废水去除达到 95％，为低浓度的含铜废水的处理开辟了道路。目前研究重点转向了一些植物和动物的废弃物作为吸附剂，为了增大吸附量和吸附选择性，进行改性，改性后的吸附剂对铜离子的吸附效果显著提高。经酒石酸改性后的谷壳大大提高对铜离子的吸附效果，通过碱液处理后的鸡羽毛吸附铜离子的容量大大提高，吸附效果很好。利用木屑吸附混合电镀废水中的铜离子，效果优于单一废水中铜的处理。
2、常见重金属吸附材料及效果
2.1 无机吸附剂
2.1.1 沸石
沸石是一种孔径均匀、比表面积大、价格低廉的高效吸附材料，广泛应用于各研究领域中，包括天然沸石、斜发沸石、方沸石等。我国的天然沸石资源丰富，河北、内蒙古、山西的储量占全国的 45%，其余主要分布在东北、山东、安徽、江苏和浙江等地。Omar等探究了3种廉价吸附剂（天然沸石、粉煤灰、花生壳木炭）对Cu2+和Zn2+的吸附行为，得出最佳的吸附条件，实验表明：天然沸石是3种吸附剂中吸附能力最强的材料，其最适pH值为6，吸附达到平衡时所需时间为3 h。
2.1.2 硅藻土
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，其主要成分是SiO2，还含有少量的金属氧化物，因其孔隙度大、稳定性强、吸收性好等特点，常被用于涂料、油漆、污水处理等行业。早在十几年前，研究人员就开始研究硅藻土的吸收性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆刘频等采用云南腾冲硅藻土进行化学改性，并从吸附剂用量、溶液pH值、吸附作用时间等条件对吸附性能的影响方面研究了该材料对Pb2+的吸附作用，结果显示：在室温条件下，当Pb2+的初始质量浓度为20mg/L，吸附剂投加量3.0 g/L，吸附时间为60 min，溶液pH值为7 ~ 8的条件下，改性硅藻土对水溶液中Pb2+的去除率为96.3%，由上述数据得出，硅藻土改性后的吸附效率明显优于原土。
2.1.3 其它无机吸附剂
还有一些无机矿物也是常用的高效吸附材料，例如其它分子筛、高岭土等，对这些矿物进行改性，也可提高矿物的吸附效率。
2.2 有机（高分子）吸附剂
2.2.1 纤维类吸附剂
纤维类吸附材料分子内有很多羟基基团，且具有多孔的特性，它的吸附性能早已受到研究人员的关注，并且关于此类吸附剂的研究也愈来愈多，目前，研究人员通过对其进行化学改性，使其吸附效率提高。傅伟昌以棉纤维为原料制备甜菜碱型两性化纤维素，探讨其合成途径的相关影响因素，并研究产物Cr2O72-，Mn2+，Cu2+的吸附性能，结果表明：重金属离子溶液的pH值对离子的去除效果有较大影响，在pH值为5.8时，对Cr2O72-有较好的吸附能力；在pH值为7.0时，对Mn2+，Cu2+有较好的吸附能力；即该制备产物对金属阴、阳离子均有吸附效用。夏友谊等通过合成的废水净化纤维探究其对Cu2+的吸附性能，得出：废水净化纤维对Cu2+吸附量可达6.24 mg/g，吸附能力主要来自废水净化纤维β-环糊精中羟基与Cu2+的络合作用，β-环糊精与Cu2+络合比为4：7，该纤维对试剂反应条件要求较简单，无二次污染，且净化效率较高。
2.2.2 树脂类吸附剂
树脂类吸附剂在重金属水处理方面的应用比较广泛，鲁雪梅等就此类材料进行了综述，研究表明：用树脂材料处理重金属废水具有高效、经济的特点，具有较好的发展前景，但合成新型离子交换树脂的过程需要进一步优化，同时还发现，改性后的离子交换树脂有更高的吸附效率。高吸水树脂因其高吸水能力，且在高温高压下的高保水能力，成为一种迅速发展起来的有机吸附材料。王品等用自制和市售的3种丙稀酰胺型高吸水树脂为试样，通过静态吸附法，研究该树脂对Cd2+，Cu2+，和Ni2+3种金属离子的吸附行为，实验得出：重金属离子浓度越大，该材料对3种重金属的吸附量也越大，当3种金属离子混合时，高吸水树脂表现出一定的选择性吸附，吸附量大小依次是Cu2+> Cd2+> Ni2+；同时还探究了树脂吸附Cu2+后在物质的量浓度为1 mol/L的HCl溶液中的解吸附性能，结果表明：3种树脂吸附Cu2+后在1 mol/L的HCl溶液中解吸附3 min时，解吸附率分别达到98.62%，98.45%，83.87%。
2.2.3 壳聚糖类吸附剂
壳聚糖是一种天然高分子材料，对许多物质具有螯合吸附作用，其分子中的氨基和相邻的羟基能与许多金属离子（如Hg2+，Ni2+，Cu2+，Pb2+等）形成稳定的螯合物，多用于治理重金属废水、净化自来水及在湿法冶金中分离金属离子等。雷志丹等研究壳聚糖对模拟废水中的微量重金属离子Cu2+和Pb2+的吸附，确定了最佳吸附条件，结果为：在实验室条件下，Cu2+的最佳pH值为9，Pb2+的最佳pH值为6，壳聚糖最佳用量均为10 g/L，最佳吸附时间均为20 min，温度均为温，壳聚糖脱乙酰度均为85%，可见，壳聚糖对水中微量重金属离子有较好的吸附效果。
2.2.4 其它高分子吸附剂
有些高分子吸附材料虽然研究较少，但其吸附效果是很可观的，且引导了处理重金属废水的新型高分子吸附材料的研发与应用。
2.3 碳质吸附剂
碳质吸附剂中，运用最多的就是活性炭，活性炭本身具有特殊的孔隙结构，因此，可以高效地吸附重金属离子。侯晓龙等采用模拟重金属废水的正交试验设计，研究5种物理吸附剂（活性炭、人造沸石草石灰、炉灰、木炭）对重金属的吸附效果，探讨pH值、吸附剂加入量和振荡时间等因素对吸附效果的影响，结果表明：在一定pH值吸附剂加入量和振荡时间下，5种物理吸附剂对6种重金属（Pb，Cd，Mn，Zn，Cr，Ni）均有较好的吸附效果，其中活性炭对Pb，Ni和Cr的吸附率最大，分别达到100%，94.42%和100%。各影响因素对不同吸附剂吸附重金属的影响能力基本表现为，pH值>吸附剂加入量>振荡时间；活性炭、木炭和草木灰对重金属废水的最佳吸附条件为，吸附剂加人量40 g/L，pH值l0 ～ 10.5，振荡时间180 min。从各组数据中也可得出：活性炭对重金属的综合吸附能力要强于其它几种。
3、结 语
吸附技术作为一种有效去除重金属的方法，在水污染控制和水净化领域里发挥着其他技术无可取代的重要作用。目前，我国对含重金属废水的处理技术虽然处理效果好，但仍有不足，在以后的研究中，可以将廉价吸附材料吸附重金属的过程加入到处理废水的工艺中，以提高水质净化质量及材料利用率，降低处理成本。
论文作者:文超凡,杨仕彬
论文发表刊物:《基层建设》2016年3期
论文发表时间:2016/5/31
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