活性炭吸附重金属离子的机理

• 来源：广东冠森炭业科技有限公司q 更新时间：2021-05-17点击：2858次

• 　　活性炭吸附重金属离子的机理，根据其孔结构和比表面积的不同，污泥活性炭可物理吸附或化学吸附不同废水中的有害物质，因而可用于印染废水、重金属废水、制药废水、焦化废水等多种废水的处理。

  

  　　污水处理过程中用活性炭处理。

  　　污泥活性炭用于处理印染废水。

  　　染整废水因含水量大，有机污染物含量高，碱性强，水质变化量大，是难处理工业废水之一。该污水含有染料、浆料、助剂、油剂、酸、碱性纤维杂质、沙子、无机盐等。

  　　工业上常用的染料废水的脱色方法有絮凝沉淀法(气浮)、电解法、氧化法、吸附法和生物降解法。利用污泥活性炭处理印染废水是一项新的技术。

  　　活性炭吸附重金属离子的机理，以污泥活性炭为吸附材料，以甲基紫、结晶紫、孔雀石绿和亚甲基蓝为吸附质，考察了波涛活性炭对污泥活性炭的吸附性能。研究发现，染料溶液的酸碱性对污泥活性炭吸附效果有影响，碱性条件有利于吸附，其主要原因是pH值改变了污泥活性炭表面的荷电状态和染料的存在形式，吸附规律可用兰默尔等温方程和弗雷德利希方程描述。

  　　通过研究活性污泥对染料的吸附能力与pH值之间的关系，发现活性污泥对活性艳红X-3B的吸附能力在pH值下降至4.7左右时迅速增强;在pH下降至3.0附近后，虽然吸附能力继续随着pH值的下降而提高，但变化不大。酸碱值为3是合适的吸附点，根据污泥对混合染料废水的吸附，推测吸附的是电性吸附。

  　　污泥活性炭对重金属废水的处理。

  　　在环境污染方面，重金属主要是指具有明显生物毒性的汞、镉、铅、铬和类金属砷，还包括有毒重金属锌、铜、钴、镍、锡和钒等污染物。目前认为，活性炭吸附重金属离子的机理主要是金属离子在活性炭表面进行离子交换吸附，同时还存在着重金属离子与活性炭表面含氧官能团的化学吸附，以及活性炭表面沉积重金属离子后产生的物理吸附。

  　　由城市污水厂污泥为原料，用氯化锌作活化剂，用氯化铁或氯化铵作添加剂制备的污泥活性炭，能吸附废水中的各种金属离子如Gr、Hg、Zn、Pb、Ni、Cu等。通过对城市污泥改性物作为吸附剂对Cr废水进行处理实验，得到了吸附Cr废水的最佳条件：吸附时间20min,pH值为中性，Cr(VI)起始浓度不超过50mg·L-1，温度30℃。研究表明，溶液pH、吸附剂用量、初始离子浓度、吸附时间等因素对污泥活性炭吸附硫化氢的吸附效果有影响。该吸附过程符合一级动力学方程组。使用该吸附剂可有效去除工业废水中的Hg(Ⅱ)离子。

  　　目前广泛应用于金属废水的污泥活性炭还存在两个问题：

  　　目前活性炭吸附研究大多集中于单一金属离子的吸附层面，应致力于多种重金属离子共吸附污泥活性炭的研究。

  　　污泥制取的活性炭只对某些重金属有较好的处理效果，吸附应用范围较窄，应加大对其广泛应用的探索力度。

  　　污泥活性炭用于处理焦化废水。

  　　活性炭吸附重金属离子的机理，炼焦废水是一种典型的高浓度、高污染、难降解有机物工业废水。我国焦化废水的生物脱氮处理主要采用A/O、A2/O、SBR等工艺。采用污泥活性炭处理焦化废水，效果好，经济效益高。

  　　以污水处理厂脱水污泥为原料，采用550℃的活化温度和5mol·L-1的活化剂浓度，以及40min的固液比，制备出了5mol·L-1的污泥活性炭。通过研究得出，污泥活性炭处理焦化废水时，随着污泥活性炭投加量的增加，其脱色效果越好，随温度升高而降低，且吸附时间可达360min，实际处理焦化废水无需调整pH。其对COD的吸附能力可达92.63mg·g-1，出水COD浓度为57.12mg·L-1，达到国家一级排放标准。通过对污泥活性炭对焦化废水COD深度处理的研究，表明污泥活性炭具有较好的吸附性能，其分子直径较大。采用膜扩散法作为主要控制步骤，采用ZnCl2改性污泥活性炭吸附COD的浓度在70min时达到最大值;

  　　用污泥活性炭处理制药废水。

  　　制药业生产过程中产生的废水中的污染物来自于难降解、毒性大的化学药剂。生物法处理制药废水是目前普遍采用的方法，而活性炭法处理制药废水是近年来研究的新方向。

  　　以城市污水处理厂二沉池污泥和脱水污泥为原料，通过物理化学方法制备出一种新型污泥活性炭，并对ZnCl2改性污泥活性炭进行了吸附实验，结果表明改性污泥活性炭表面粗糙度增加，孔隙结构更加发达，能有效地吸附加替沙星，吸附等温线可用Freundlich经验公式拟合。在5~10h的吸附时间内，其吸附量可达6~7mg·g-1。因此，将污泥活性炭用作抗生素废水或其它难降解废水的净水剂是可行的，同时也为污泥的再利用提供了一条良好的途径。

  　　但是本试验仅对污泥活性炭吸加替沙星的效果、机理做了分析，与实际尚有一定差距，如吸附剂的重金属含量是否达标，是否会造成二次污染，制备成本是否经济，制取过程中产生废气废水等问题，还有待进一步研究。

  　　五、摘要。

  　　淤泥型活性炭的吸附能力可达到一般商品活性炭的80%，但其生产成本远低于常规活性炭。用活性炭处理后的废水出水水质清澈，有机质含量低，达到排放标准。若能够商业化，并利用微生物固化活性炭来延长活性炭的饱和时间，从而降低成本，将为我国城市污水厂的可持续发展提供一条新的途径。