技术：含重金属离子废水处理工艺

技术技术||含重金属离子废水处理工艺含重金属离子废水处理工艺1、引言引言长期以来,水体重金属污染一直备受人们关注。由于历史遗留、生产技术、经营规模等方面的原因,有色金属采选、冶炼等行业产生的含重金属离子废水长期得不到有效治理,致使水体重金属污染日趋严重。由于具有毒性大、留存久、不可生物降解、易生物富集等特点,极低浓度的重金属污染都有可能对生态环境和人体造成严重的危害。因此,含重金属离子废水必须要进行严格处理。常用的含重金属离子废水处理方法有化学沉淀、离子交换、电絮凝、膜分离等传统物化法,以及植物吸收、微生物吸附等生物修复法。传统物化法普遍存在成本高、能耗大、易产生二次污染等缺点,实际应用时局限性越来越明显;而生物修复法基本上处于起步阶段,技术不够成熟,受自然条件制约明显,一时也难以全面推广。相对于传统物化法和生物修复法,吸附法具有成本适中、能耗较低、技术成熟、受自然条件制约小、不易产生二次污染等优势,在含重金属离子废水处理中得到较为广泛的应用。应用吸附法的关键在于吸附材料的选择与制备。在众多吸附剂中,硅藻土作为一种生物成因硅质岩,因具备比表面积大、微孔与表面活性基团多、表面呈负电性等独特理化性质而拥有一定的吸附能力,被广泛用于吸附水体重金属和色素。但由于天然硅藻土含有杂质且理化构造存在缺陷,限制了吸附能力的发挥,需要通过改性以改善孔隙结构,充分提高吸附能力。目前,国内外主要采用单一常规方法改性硅藻土,不能显著提高硅藻土吸附能力。因此,进行硅藻土复合改性研究具有重要现实意义。研究表明,柱撑技术能够有效改善蛭石、蒙脱石、膨润土等粘土矿物及硅藻土的层间或孔道结构,进而提升其吸附能力,但前提是需要对改性对象进行必要的纯化、均一化处理。为此,本研究以柱撑技术为核心,辅以酸活化、钠化、焙烧等常规物化改性技术,形成酸活化-钠化-柱撑-焙烧组合工艺对硅藻土进行复合改性,以期大幅度提高其吸附能力,并采用X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、扫描电镜等分析手段分析硅藻土复合改性前后结构和性能的变化,初步探讨复合改性机理,为硅藻土改性及含Cd2+废水的处理提供科学依据。2、材料与方法材料与方法2.1试验材料试验材料硅藻土：购自云南腾冲县助滤剂厂,堆密度0.5g·cm-3,比表面积22.5cm2·g-1,主要化学成分为SiO2,同时含有少量Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO和有机质。使用前过10目土壤筛去除原矿带入的杂质,用去离子水反复擦洗,去除硅藻土颗粒表面杂质,而后于105℃烘干,冷却、研磨,过100目土壤筛,取筛下土密闭、干燥保存备用。含Cd2+储备液：准确称取2.2818g3CdSO4·8H2O溶于去离子水中,溶解完全后定容至1000mL,即得1000mg·L-1的含Cd2+标准储备液,保存于洁净试剂瓶中备用。聚羟基铝柱化液：在匀速搅拌条件下,将一定体积不同浓度(0、0.2、0.5、1.0、2.0mol·L-1)的NaOH溶液以1。0mL·min-1的速度分别滴入AlCl3溶液中,使OH/Al摩尔比分别为1.0、2.0、2.2、2.4、2.6;而后继续搅拌120min,恒温(60℃)陈化24h,即得所需柱化液。2.2试验方法试验方法2.2.1复合改性硅藻土制备复合改性硅藻土制备复合改性硅藻土制备工艺包括4个步骤,依次为酸活化、钠化、柱撑、焙烧。①酸活化：取一定量体积分数分别为5%、10%、12%、15%、18%的硫酸,按一定液固比加入硅藻土中,混合均匀,恒温(80℃)加热120min至微沸,期间加水保持液面平衡,冷却后离心,去上清液,用去离子水反复清洗,直至pH值为6.0;然后于105℃下烘干,研磨、过筛,即得酸活化土。②钠化：取适量酸活化土,按质量比1∶9加入适量去离子水,均匀搅拌成悬浊液;称取适量分析纯NaCl固体,加入悬浊液中,使NaCl质量分数分别为2%、4%、6%、8%、10%、20%,搅拌均匀,恒温振荡30min后离心,去上清液,加入去离子水洗涤,直至无Cl-;然后烘干、研磨、过筛,即得钠化土。③柱撑：匀速搅拌条件下,按Al/土摩尔质量比为10mmol·g-1将柱化液缓慢滴入钠化土悬浊液(固/液质量比为2%),滴加完成后继续搅拌120min,恒温(60℃)老化24h,离心,去上清液,清洗,烘干,研磨、过筛,即得柱撑硅藻土。④焙烧：取适量柱撑硅藻土于50mL坩埚中,置入马弗炉,分别于100、120、150、300、600℃下焙烧120min,冷却、研磨、过筛,即得复合改性硅藻土,密封保存备用。每个处理设3个平行样,取均值进行分析。2.2.2静态吸附试验静态吸附试验等温吸附：取适量天然或改性硅藻土于250mL的具塞锥形瓶中,分别加入100mL质量浓度分别为10、100、150、200、300、600、1000mg·L-1的Cd2+标准溶