工业废水中处理重金属应用吸附法的研究

近年来, 废水污染已经成为制约社会经济发展的一个毒瘤, 特别是医药企业加工生产中排放的大量废水, 一旦处理不当, 很容易造成严重的安全事故。吸附法和传统的化学处理方法相比, 具有环保、可循环利用、节能、高效的特点, 因此应加大使用吸附法处理工业废水中重金属的应用研究, 充分发挥吸附法的优势, 最大程度地降低工业废水的危害性。

1 吸附法分类

1.1 物理吸附法

物理吸附主要是采用合适的吸附剂, 利用分子之间的作用力有效吸附重金属, 达到使重金属和废水分离的目的, 这种吸附方法对于溶液p H值要求较高, 常见的物理吸附剂有沸石、分子筛、活性炭等, 不仅价格便宜, 而且这些吸附剂表面有大量的通道、空腔、微孔等孔隙结构[1], 吸附表面积较大, 吸附效果非常明显, 并且可以循环利用。

1.2 化学吸附

化学吸附是指通过电子对共用或者电子转移生产配位化合物或者表面化学键, 利用这种方式吸附重金属, 常见化学吸附剂分子包括含有羧基、氨基等交联、螯合、吸附作用较好的基团, 可以快速和废水中大量的重金属离子合成形成其它化学物, 或者和重金属离子形成共价键、离子键, 实现对废水中重金属离子的有效吸附。

2 吸附法在工业废水中处理重金属的应用

2.1 活性炭

活性炭是沥青、石油、煤炭等生物有机物质经过活化、炭化等工序加工制作而成的无定形炭, 其化学性能非常稳定, 吸附性能较好, 比较面积较大, 还有丰富完整的孔隙结构, 是一种常用的重金属吸附剂。在实际应用中, 活性炭的吸附能力由化学和物理性质决定, 特别是溶液p H值和活性炭投入量对于其吸附效果有着明显的影响, 由于活性炭表面和重金属离子发生离子交换吸附, 则重金属离子所带电荷越多, 活性炭的吸附效果越好。

2.2 沸石

沸石是一种硅铝酸盐多孔矿物质, 其含有水架状结构, 沸石骨架主要是铝氧四面体和硅氧四面体, 其结构中包含很多孔道和空腔, 内表面积很大, 具有良好的开放性, 可以交换中性水分子、碱土金属阳离子, 选择性吸附和离子交换能力较好。当前我国专家学者以沸石为原材料, 使用盐、碱、酸对沸石改性, 并且通过实验研究改性沸石对于Gu2+、Pb2+的吸附效果, 实验结果验证, 沸石经过氢氧化钠改性后, 对于Gu2+、Pb2+的吸附能力更强, 速度更快, 这是由于沸石中的杂质和水分被氢氧化钠清理掉, 金属阳离子和氢氧化钠发生反应, 扩大了沸石的比表面积和孔径, 有效增强了吸附能力。

2.3 壳聚糖

壳聚糖是从柠檬酸、蟹壳、虾等发酵菌体中分离出来的一种碱性高分子多糖, 其具有无二次污染、可生物降解、无毒无味、廉价、原料丰富等特点, 在处理废水中重金属方面应用广泛。壳聚糖分子中的氨基、羟基等螯合和吸附效果明显, 并且壳聚糖和多数重金属离子吸附可以形成无污染的螯合物。

2.4 膨润土

蒙脱石是膨润土中成分最多的物质, 其性能和属性对于膨润土吸附能力有着直接影响。蒙脱石的结构是一层铝氧四面体和两层硅氧四面体的结构单元, 基于这种结构, 废水中的重金属阳离子和膨润土可以进行离子交换。同时, 蒙脱石的矿物质晶粒较小, 其比表面积比较大, 因此膨润土对于废水中的重金属有着很强的吸附能力。

2.5 生物吸附剂

生物吸附剂是指霉菌、酵母、藻类、细菌等生物体以及其衍生物, 其主要利用生物体自身的结构特征和化学成分来吸附重金属离子, 大多数的生物吸附物都可降解, 并且吸附效率高、选择性好、吸附量大、操作简单、价格便宜、来源广泛。目前, 我国专家学者研究了对生物吸附剂进行一定的化学改性, 例如, 以改性海带作为试验吸附剂, 研究其对铜金属离子的吸附能力, 试验结构表明, 改性海带的吸附量比改性之前增大三倍多。

2.6 废弃农作物

废弃农作物主要是指麦壳、树叶、秸秆、植物根粉等, 其具有可再生利用、污染少、廉价、来源广泛等特点。以小麦残留物碳黑对水溶液中Cd2+、Gu2+、Pb2+的吸附能力进行研究, 实验结果表明, 碳黑对于Pb2+吸附能力最强, 对于Cd2+的吸附能力最弱[2]。

2.7 离子交换树脂

离子交换树脂也是一种重要的吸附剂, 其对于药企加工生产废水中的重金属具有较强的吸附能力, 以离子型大孔树脂为例, 研究其对水溶液中Cr (VI) 的吸附能力, 实验结构表明, 当p H值为5.5时, 这种树脂对于Cr (VI) 的吸附量最大, 并且树脂和Cr (VI) 之间的吸附是可逆的。

3 结语

吸附法是一种常见的工业废水处理重金属方法, 这种方法廉价易得、操作简单, 因此应用非常广泛。当前, 很多吸附剂都可以通过化学、物理等方法进行改性, 极大地提高了其自身的吸附能力, 在实际应用中, 医药企业应结合废水排放物, 选择合适的吸附剂, 提高对废水中重金属的回收再利用。

摘要：医药企业在生产运营过程中会产生大量的废水, 而往往废水中含有大量的重金属, 很容易造成环境污染, 威胁人们的生命安全。吸附法是一种常见的重金属处理方法, 被广泛地应用在药企废水处理中。本文分析了吸附法分类, 阐述了吸附法在工业废水中处理重金属的应用, 以供参考。

关键词：工业废水,处理重金属,吸附法

参考文献

[1] 张帆, 李菁, 谭建华, 王波, 黄福.吸附法处理重金属废水的研究进展[J].化工进展, 2013, 11:2749-2756.

[2] 邹照华, 何素芳, 韩彩芸, 张六一, 罗永明.吸附法处理重金属废水研究进展[J].环境保护科学, 2010, 03:22-24+108.