污水中镉离子联合吸附技术研究
随着我国社会经济的迅速发展，水体污染越来越严重，重金属污染问题尤为突出。镉离子已被世界卫生组织确定为优先研究对象，在我国的国家环保法中规定不得用稀释法来处理镉，由此可见镉污染问题在全球范围内影响之大及被重视程度。处理金属镉离子的方法有化学沉淀法、物理吸附法和生物吸附法等。其中物理吸附法是最常用的处理法，其优点是材料易得，操作简单，工艺流程简洁，并且成本低。常用的吸附材料有沸石、活性炭、润土、陶粒等，生物质炭是目前研究比较热门的新型吸附材料。但一种填料的吸附效果有限，往往需要通过对吸附材料改性来提高吸附材料的性能，这就大大增加了吸附法的运行成本，并且运行操作也更加复杂。如果多种吸附材料联用使用能提高吸附效果，那么在处理污水时可以大大节约运行成本和简化运行操作。 本论文选用活性炭、沸石和生物质碳作为吸附材料，通过静态吸附实验，研究了在不同时间、pH值、固液比、温度和初始镉离子浓度等条件下，不同吸附材料吸附镉离子效果的影响，并且通过单元柱模拟污水处理实验，讨论不同吸附材料及其组合对镉离子去除的影响，筛选出处理镉离子的最佳组合。 研究表明:活性炭在吸附20min时镉吸附率即可达到99％，在吸附时间为1h时达到吸附平衡，镉离子去除率达到99.5％;沸石和生物质炭都是在吸附1h时达到吸附平衡，镉离子的去除率分别为99.75％和95.25％。在不同的pH条件下，低pH值对沸石吸附镉的影响较大，pH值为3时，沸石对镉离子的去除率为83.57％，pH值在5～10范围内时，沸石对镉的吸附呈现先增大后减小的趋势，在pH为7时达到最大值99.22％; pH值3～6范围时，生物质炭对镉吸附能力受到的影响产生小幅度波动;在pH为8～10范围内生物质炭受pH值的影响较小，对镉的吸附率稳定在95.23％左右;活性炭受pH的影响较小。沸石和活性炭对于镉的吸附在固液比为3左右时达到了吸附平衡，而不同固液比对生物质炭的影响不是很明显。在温度的影响下，生物质炭和沸石对镉的吸附能力随温度的升高而变化不大;而活性炭对镉的去除率随着温度的升高而呈现先升高后降低的趋势。沸石对镉饱和吸附量达到3.205mg/g。三种吸附材料对镉离子的吸附都可以用准二级动力学模型描述，并且均符合Langmuir吸附等温式，沸石、生物质炭和活性炭的R2分别为0.9872、0.9422和0.9911。多种吸附材料联合吸附显著提高了污水中镉的去除率，对比三种吸附材料不同组合形式对镉去除效果发现，吸附材料最佳组合形式是沸石—活性炭—生物质炭，其对镉离子的去除率达到85％。
污水处理;镉离子;沸石;活性炭;生物质炭;联合吸附
河南师范大学
硕士
环境工程
王军
2015
中文
X703.1
56
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）