碳羟磷灰石对废水中Zn_2_的去除及机理探讨_张昱

碳羟磷灰石对废水中Zn2+的去除及机理探讨张昱1,李小明1,郑伟1,杨麒1,邓嫔2,王飞1,曾光明1(1.湖南大学环境科学与工程学院,长沙410082;2.湖南有色金属研究院,长沙410015)目前对重金属废水的治理方法主要包括沉淀、溶剂萃取、离子交换、反渗透、电化学氧化还原和吸附。在这些方法中,吸附由于其廉价、高效、易操作而受到关注。磷灰石作为一种高效重金属离子吸附剂,有报道其对铅有很高的去除能力[1]。近年来,一些学者在研究磷灰石去除水溶液中重金属离子的研究方面发现,融入CO32-的羟基磷灰石,其结晶度下降,结构明显畸变,比表面积和有效表面活性下降,更有利于对重金属的吸附[2-5],但对去除废水中Zn2+方面的研究未见报道。本文以废弃的鸡蛋壳为原料,尿素和氢氧化钙为添加剂,合成新型的碳羟磷灰石,用其处理含Zn2+废水。1材料与方法1.1试验材料和仪器试验材料:废弃的鸡蛋壳和磷酸为主要材料,基金项目:国家自然科学基金项目(50478054);新世纪优秀人才计划支持项目(NCET-04-0770);国际科技合作重点项目(2004DFA06200);长沙市科技计划重点项目(K051132-72)收稿日期:2007-11-19;修回日期:2008-05-30摘要:利用废弃的鸡蛋壳为主要原料合成碳羟磷灰石(CHAP),用以去除废水中的Zn2+。分别考查了废水中Zn2+的初始浓度、CHAP的用量、pH值、温度及作用时间等因素对CHAP去除Zn2+的吸附效果的影响以优化吸附条件。结果表明,用2.5g/L的CHAP处理Zn2+的质量浓度为100mg/L的废水,40℃条件下,处理45min,Zn2+的去除率可达98.67%,最佳pH值为6～7。同时探讨了CHAP对重金属离子Zn2+的吸附机理,吸附机理研究表明,CHAP对Zn2+的主要吸附形式为离子交换吸附和表面吸附。关键词:碳羟磷灰石;吸附;机理;重金属中图分类号:TQ424.29文献标识码:A文章编号:!1009-2455(2008)04-0069-04DiscussiononZn2+removalfromwastewaterbycarbonatehydroxylapatiteandmechanismthereofZHANGYu1,LIXiao-ming1,ZHENGWei1,YANGQi1,DENGPin2,WANGFei1,ZENGGuang-ming1(1.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,China;2.HunanResearchInstituteofNonferrousMetals,Changsha410015,China)Abstract:Carbonatehydroxylapatite(CHAP),synthesizedwitheggshellwasteasthemainmaterial,wasusedtoremoveZn2+fromwastewater.TheeffectsofinitialconcentrationofZn2+,dosageofCHAP,pHvalue,temperature,reactiontimeandsomeotherfactorsontheadsorptionperformanceofCHAPforZn2+andtheoptimizationofadsorptionconditionwereinvestigatedrespectively.Theresultsshowedthat,using2.5g/LofCHAPtotreatwastewaterwhosemassconcentrationwas100mg/Lat40℃within45minutes,theremovalrateofZn2+couldreach98.67%,andtheoptimalpHvaluewas6-7.TheadsorptionmechanismofCHAPforheavymetalionZn2+wasdiscussedatthesametime,whichindicatedthat,themainformsofZn2+adsorptionbyCHAPwereionexchangeadsorptionandsurfaceadsorption.Keywords:carbonatehydroxylapatite;adsorption;mechanism;heavymetal工业用水与废水INDUSTRIALWATER&WASTEWATERVol.39No.4Aug.,2008·69·工业用水与废水INDUSTRIALWATER&WASTEWATERVol.39N