重金属废水处理

重金属废水处理重金属废水处理-吸附法吸附法吸附是一种物质从液相传递到固相(吸附剂)的表面，并且通过物理或化学作用结合起来。由于吸附剂具有大的比表面积、高的吸附容量和很高的表面活性，因此吸附被认为是一种去除废水中重金属的有效、经济的方法。活性炭吸附剂、碳纳米管吸附剂、廉价的吸附剂、生物吸附剂和介孔硅吸附剂都被广泛应用于处理重金属废水中。很多研究者研究了活性炭或改性活性炭去除废水中的重金属，Shafaei等研究了桉树树皮制成的活性炭吸附废水中的Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)，发现活性炭对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最大吸附容量分别是0.45和0.53mmol/g。Tzanetakis等基于家禽的羽毛而制备成活性炭，并用于处理重金属废水，发现它具有比商业活性炭更大的吸附力和吸附容量。Belka-cem等研究了利用棕榈仁壳制成的改性活性炭去除水中的钙离子和锌离子的可行性。其他改性活性炭，例如海藻酸、单宁酸、镁和表面活性剂等改性后的活性炭，也可以提高其对水中重金属的去除率。碳纳米管是Iijima在1991年被发现的一种新型吸附剂，主要包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。研究报道碳纳米管在去除污染水体中的重金属方面具有很大的潜力。碳纳米管吸附金属离子的机制主要包括：静电引力、吸附-沉淀、金属离子和碳纳米管的表面官能团之间的化学反应。Babel等用碳纳米管去除水中的某些二价重金属阳离子(Cu、Zn、Pb、Cd、Co)，研究发现重金属吸附在碳纳米管上的顺序是Pb>Cd>Co>Zn>Cu。研究报道碳纳米管还可以去除水中的Ca、Cd、Cu和Ni。Guo等利用酸化后的多壁碳纳米管吸附水中的Pb(Ⅱ)，发现改性后的碳纳米管不但可以吸附水中75.3%的Pb(Ⅱ)，而且中Pb(Ⅱ)的吸附量比改性前大。目前，很多的研究者致力于研究廉价的吸附剂。据Babel等报道，由农业废弃物、工业废弃物和天然物质制成的不同类型的廉价吸附剂在对污水中金属离子高吸附容量方面具有明显的优势，如天然壳聚糖(815mg/g的Hg、273mg/g的Cr和250mg/g的Cd)、天然沸石(175mg/g的Pb和137mg/g的Cd)、废弃浆液(1030mg/g的Pb、560mg/g的Hg和540mg/g的Cr)和木质素(1865mg/g的Pb)等均具有较高的吸附容量介孔材料因具有高的比表面积、规则的孔径和丰富的有机组分，从而具有对水中重金属的高去除率、高选择性和易于操作等特点，因此被广泛应用于去除废水中的重金属。Feng等通过将带有终端巯基族的单层的三硫基-丙基硅烷分子负载在介孔硅表面，并将此吸附剂用于去除污水中的汞、银和铅离子，发现出水水质可以达到饮用水的标准。Sangvanich等发现改性后的规则介孔材料可以对水或海水中的铜、铯和铊进行选择性地去除。Ide等研究了层状硅酸盐介孔材料选择性吸附海水中的锌离子。Chen等采用不同的有机硅烷对MCM-41分子筛进行改性，并将改性后的MCM-41分子筛应用于去除水中有害的金属(铜、钙、镉、砷、钴、锌等)，然后从金属废水中分离金属氧化物(如AsO43-、CrO42-)并从混合物中回收贵金属(银、金、铂)等[37]。生物吸附剂因具有广泛的原料来源、低廉的价格和快速吸附的特点，在重金属废水处理领域吸引了众多研究者的关注。生物吸附剂适用于处理低浓度的重金属废水。生物吸附剂的主要来源分为三类：a.无生命的微生物例如树皮、木质素、虾、鱼苗、墨鱼、蟹壳和丝胶;b.海藻生物;c.微生物例如细菌、真菌和酵母菌等。Apiratikul等利用海洋绿大藻生物吸附剂吸附水中的Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)，结果表明当生物吸附剂的投加量为20g/L和pH为5时，海洋绿大藻能分别吸附1.46mmol/gCu(Ⅱ)和1.97mmol/gZn(Ⅱ)。Chen等研究了利用生物吸附剂回收水中贵金属，实验结果表明丝胶和壳聚糖分别能吸附1.0和3.3mmol/g的金，并且丝胶回收的金的纯度是99.5%。生物吸附剂的吸附机理非常复杂，尚处在研究阶段。此外，吸附后的生物吸附剂难以进行分离操作。