水处理吸附剂的研究进展

第25卷第3期V0L25No．3钦州学院学报JOURNALOFQINZHOUUNIVERSITY2010年6月June．，2010水处理吸附剂的研究进展邓勤(钦州学院生物与化学系，广西钦州535000)[摘要]吸附法是废水处理的重要方法之一，具有应用范围广、处理效果好、吸附剂可重复使用等特性，其关键是应用适宜的吸附剂。主要对炭类吸附剂、腐殖酸类吸附剂、高分子吸附剂、矿物吸附剂、生物吸附剂、工业废物吸附剂在水处理中的研究现状进行了综述，并指出水处理吸附剂的发展方向。[关键词]水处理；吸附剂；膨润土；生物吸附剂；粉煤灰；钢渣[中图分类号]TQ424[文献标识码]A[文章编号]1673—8314(2010)03—0019—041977年联合国水会议向世界发出“水不久将成为一个严重的社会危机”的警告，时至今日水资源危机已经日益显露出来，其中以水污染最为严重。在我国，82％的河流受到不同程度的污染，有42％的城市饮用水源受到严重污染，农村有70％的饮用水不符合卫生标准]，因此对水污染的治理是环保工作中一个重要的环节。自从1773年发现“木炭一气体”体系中的吸附现象以来，吸附操作200多年来已经在化工、石油、食品、医药等各个领域得到广泛的应用，在环境治理过程中已经成为一门独特的技术，在废水处理中得到了广泛的应用。本文将对几类吸附剂在水处理方面的研究情况进行综述，展现吸附剂在水处理中的发展前景。1炭类吸附剂活性炭在早期的吸附分离过程中是应用最广泛的吸附剂，随着吸附分离技术的发展，颗粒活性炭、粉末活性炭、活性炭纤维、炭分子筛、含炭的纳米材料相继问世。目前活性炭产量中约50％～60％用于水处理。活性炭对于液相中溶液的吸附主要靠表面发达的空隙结构，吸附过程以物理吸附为主还有部分生物降解。活性炭去除水中的对象成分包括：游离氯、高锰酸钾消耗量、溶存臭氨、色度着色成分、溶存氨(联氨分解)、发泡成分、表面活性剂、异臭成分、苯酚、氯苯酚、三氯甲烷、农药类、三氯乙烯等氯系溶剂、PCB、有机氯化物(TOX)、油分、三卤甲烷前体物质、重金属(特别对Hg)、TOX前体物质、铁、锰、COD、病毒、TOC、热源、氨、BOD。活性炭在水处理中主要应用于上水处理、工业用水处理、城市居民生活污水的处理及工业废水处理等。对活性炭改性增加其吸附性能是目前研究开发的一个重要方向，改性主要集中在氧化改性、还原改性及载杂原子和化合物改性等。哈尔滨工业大学的范延臻等研究了表面氧化改性对活性炭吸附有机物性能的影响，研究发现，硝酸氧化可显著增加活性炭表面酸性基团的含量，提高活性炭的表面亲水性，但降低了活性炭的pH值，并造成活性炭的结构塌陷和比表面积的减少。伍喜庆等以硫脲和甲醛为主要原料对活性炭进行了改性，并对改性活性炭的吸附性能进行了研究，实验表明改性活性炭对金的吸附容量比一般活性炭强得多。2腐殖酸类吸附剂腐殖酸类物质可用于处理工业废水，尤其是重金属废水及放射性废水，除去其中的离子。一般认为腐殖酸是一组具有芳香结构、性质相似的酸性物质的复合混合物。它的大分子由1O个分子大小的微结构单元组成，每个结构单元由核(主要由五元环或六元环组成)、连接核的桥键(3~I-0-、-CH2一、-NH一)以及核上的活性基团所组成。已有研究表明，腐植酸分子结构中除了含有羧基、酚羟基、醌基等活性基团，还具有疏松的“海绵状”结构与巨大的表面积和表面能，所以具有良好的吸附性能。用作吸附剂的腐殖酸类物质有两大类，一类是天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤等，直接作吸附剂用或经简单处理后作吸附剂用；另一类是把富含腐殖酸的物质用适当的粘结剂做成腐殖酸系树脂，或造粒成型，以便用于管式或塔式吸附装置。我国从1973年开始，在处[收稿日期]2009—11—16[作者简介]邓勤(1983一)，女，广西贵港人，钦州学院生物与化学系教师，硕士。钦州学院学报第25卷理工业废水方面，特别是在处理重金属废水方面，开展了大量的试验研究，先后有武汉冶金安全技术所、中国科学院土壤所、地理所、燃化所、华东化工学院、上海染料三厂、郑州大学化学系、吉林师大地理系、内蒙古工学院、兵器部六院、抚顺环保所、河南化学所等单位利用风化煤、褐煤、泥炭及其制剂处理重金属废水和染料废水，取得了一定效果。梅建庭研究发现在20~C，滤速为4mL／min，pH=4时，浓度分别为20mg／L的Pb“、cu“、Ni“、zn溶液经风化煤吸附后，其去除率均达97％以上。泥炭对废水中的重金属离子有极为明显的处理效果J：对Cu和zn的去除率可分别达99％以上和93％一96％，对Fe、c、As“、Ba2+、Ag、Ni和Hg等均有显著的去除能力，对COD、BODN、P和油类等的吸附处理效果也相当显著。3矿物吸附剂由于天然矿物的表面活性、超细效应、化学成分、晶体结构与物理化学性质，并辅以恰当