改性硅藻土处理铜离子污染水试验研究

2010年水处理新技术新工艺及给(污)水厂运行管理高级研讨会论文集改性硅藻土处理铜离子污染水试验研究毛世春，林舒佳，李军(北京工业大学建筑工程学院，北京100124)摘要：硅藻土是一种天然的低成本矿物材料。它具有许多独特的物理特性，并已被广泛用作为吸附剂在废水处理中。为了更好地理解硅藻土作为吸附剂去除铜污染废水中铜离子，本文研究了在不同条件下硅藻土吸附铜离子的效能。结果表明，pH值是影响铜离子去除的最重要因素，在中性和弱酸性条件下，对铜离子的去除效果最佳。研究表明，在溶液中去除铜的最佳硅藻土剂量是29，最佳吸附时间为30min。关键词：硅藻土；铜离子；重金属污染；吸附1概述安全供水是突发性水污染事件发生后最为敏感和紧迫的问题。目前，我国在安全供水应急处置方面还很薄弱，一．日．事件发生，往往只能断水。突发性环境污染事故风险很大，不同污染物的处理技术存在很大差异，现有的少数污染物的处理经验并不能指导今后的污染事故应急处理，尤其是重金属污染。为了防忠于未然，必须针对饮用水相关水质指标中的重金属污染物开展深入的研究。目前，常用处理重金属污染的方法有化学沉淀法、膜过滤法、离子交换法和活性炭吸附法等[1】。化学沉淀法需使用大量药剂且重金属的回收利用还需要进一步的处理，成本较高；如投加药剂过量会对水体造成二次污染。膜过滤法效果虽然理想，但膜组件设计困难，且膜污染难以控制，易堵塞以及膜的清洗费用较高是限制其使用的难点。离子交换法中，树脂的吸附有容量限制，且树脂易中毒，树脂的再生费用也是相当昂贵的。虽然活性炭吸附法因其处理程度高、应用范围广、适应性能强，且能再生利用等优点而被广泛使用，但是活性炭的制造以及再生处理都需要比较高的成本。因此，寻找更为经济适用的吸附剂来应对突发水污染事件成为各研究人员关注的热点。近年来，硅藻上因具有孔隙率高、比表面积大、吸附性能强、性质稳定且无二次污染等优点【2】而备受研究人员的关注。本文选取在工业中广泛应用的重金属铜离子为研究对象，以硅藻土作为吸附剂，探讨了吸附时间、硅藻上最佳投加鼍、溶液初始pH值等因素对于重金属离子去除的影响，为应急处理重金属污染提供有力的技术保证。2材料与方法2．1试剂与仪器硅藻上是一种具有生物结构的古生物化石，是由古代单细胞低等植物硅藻的遗体堆积，经过初步的成岩作用而形成的具有多孔性的生物硅质岩，主要由80～90％的硅藻壳组成。硅藻消基金项目：北京市自然科学基金(8092007)，国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07314-009)．．401．．2010年水女Ⅷ新技术新I艺＆给(槽)水J‘t行管目高n*讨尝论女集耗海水、湖水-lt人量的氧化硅，构成硅藻软泥藻在生长繁衍过稃中．吸取水中胶卷■氧化硅经石化形成硅藻土。硅藻壳由蛋白石组成．硅井逐步转变为蛋白石Ⅷ。硅藻主要肯如下几种：球形藻小环藻圆筛藻赢链藻立体小环藻圈l硅藻土的种类H本实验中采用的试剂硅藻土，CuS045H20(北京试剂厂)，浓硫酸(北京试剂厂)，六联搅拌器，恒温箱，AAS400原子吸收光谱仪(德国耶拿分析仪器股份公司)，2．2实验方法2．2l改性实验虽然硅藻土是天然的生物硅质岩，表面含有大量的硅羟基．且有来源广、无二次亍j染等特点，但其对污染物质的吸附性能与活性炭的吸附性能之间存在一定差距。因此，研究人员针对硅藻土的改性进行了大量研究，不阿污染物采用不同的改性方法。在硅藻十对苯酚吸附试验研究中，张红等以联合改性剂(cTMAB一十六烷基三甲基溴化铵和TMAB一凹甲基溴化铵)对硅藻土进行改性，提高了苯酚的去除效率‘”。对于重金属离子，罗道成“等向硅藻土中加入质量浓度为10％*J溴化十六烷基三甲铵溶液对其进行改性研究。结果表明，改性砖藻+对重金属离子pb2+、cp、Zn2+具有很好的吸附作用．改性硅藻土的吸附性能明显优下天然硅藻+。夏士朋”提出了台碳酸钙硅藻上是处理废水中o、cr、Pb、zIl重金届很好的吸附剂，在口H为7．10之问．采用静态吸附试验，吸附容量为354rhino垤。但硅藻土作为吸附剂，改性研究主要是通过单一的物理或化学处理对硅藻土进行表面改性．来提高硅藻土的比表面积和表面负电荷“。在本实验中，对比选择了二种方法，对硅藻土进行丁改性实验并研究其对重金属的去除效果。第一种，物理和化学处理相结台的改性试验：每log的硅藻土中投加10mL的50％的硫酸．酸化60n／n后在2000c艘烧，备用；第二种．物理处理：烘干硅藻十，过100目筛；第三种，物理处理：研磨硅藻上，放^1050C自0恒温箱烘烤24小时，取出备用。2．22吸附实验将一定量的硅藻上投DⅡ到500mL的音有重金埘离子的水样中，置于六联搅拌机上，首先在400r／m／n的转速下快速混台lmin，接着以90r／min搅拌5rain，然后以45rlnfin搅拌