工業(yè)廢水中重金屬離子吸附試驗分析

鄧秀瓊 張紅燕

（浙江環(huán)龍環(huán)境保護(hù)有限公司，浙江杭州 310012）

1 引言

目前，隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，人們在生產(chǎn)和生活中都會排放一定量的污染物，尤其是一些重金屬離子污染，而且由于重金屬離子污染具有持續(xù)時間久，污染治理技術(shù)能耗高、技術(shù)要求高、成本高、過程復(fù)雜等問題與不足［1-4］，給人類賴以生存的水環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅。為探究相關(guān)問題的解決方案，采樣分析廢水中重金屬離子的主要成分，根據(jù)廢水中重金屬離子中不同的成分，采取接觸吸附、固液分離的方式去除廢水中重金屬離子，最后抽樣檢測處理后試樣的重金屬離子濃度，檢測重金屬離子濃度是否符合環(huán)保要求，如合格，即可排放，若不合格，則再次循環(huán)處理，直至合格為止［5-7］。

2 工業(yè)廢水中重金屬離子吸附試驗分析

根據(jù)工業(yè)廢水中重金屬離子中成分的不同，采集工業(yè)廢水試樣，分別以活性炭和天然沸石作為吸附劑，設(shè)置不同的溫度和pH 值梯度來測試接觸吸附的效果［8-10］，并通過X-衍射反應(yīng)試驗（吸附劑與吸附質(zhì)、吸附質(zhì)與吸附質(zhì)由于分子間的引力而產(chǎn)生的吸附）來進(jìn)一步驗證重金屬離子的去除率。

2.1 重金屬Cu2+離子的吸附試驗分析

采集相同適量的工業(yè)廢水分為A，B 2 份試樣，A 試樣放入活性炭、B 試樣放入天然沸石作為吸附劑進(jìn)行吸附測試實驗，來驗證重金屬離子的去除率。先以重金屬離子成分中Cu2+離子進(jìn)行試驗，通過對樣品調(diào)節(jié)pH 值和溫度，來探討對重金屬離子去除率的影響。

2.1.1 不同吸附劑對重金屬Cu2+離子吸附效果的影響

在相同溫度和pH 值條件下，首先對A，B 2 份試樣進(jìn)行X-衍射反應(yīng)觀察并記錄此時試樣中重金屬Cu2+離子的濃度，然后，A 試樣逐漸加入活性炭以及B 試樣逐漸加入等質(zhì)量的天然沸石，每隔10 min統(tǒng)計記錄1 次，待對試樣吸附60 min 左右，整理樣品所進(jìn)行的X-衍射反應(yīng)試驗，觀察記錄并計算試樣溶液中重金屬Cu2+離子的濃度，計算去除率（取整計算即可）。

A 試樣放入活性炭吸附劑吸附效果見表1。

表1 A 試樣放入活性炭吸附劑吸附效果

B 試樣放入天然沸石吸附劑吸附效果見表2。

表2 B 試樣放入天然沸石吸附劑吸附效果

不同吸附劑的吸附效果比較曲線見圖1。

圖1 不同吸附劑的吸附效果比較曲線

由圖1 可知，在相同溫度和pH 值條件下，根據(jù)X-衍射反應(yīng)觀察記錄并計算試樣中重金屬Cu2+離子的濃度變化可知，B 試樣加入的天然沸石比A 試樣加入等質(zhì)量活性炭去除重金屬Cu2+離子的去除率要高，說明在相同溫度和pH 值條件下，天然沸石去除重金屬Cu2+離子的效果比活性炭要好。

2.1.2 溫度對重金屬Cu2+離子吸附效果的影響

在相同pH 值條件下，首先對A，B 2 份試樣進(jìn)行X-衍射反應(yīng)觀察此時試樣中重金屬Cu2+離子的濃度，然后，對A 試樣逐漸加入活性炭以及B 試樣逐漸加入等質(zhì)量的天然沸石慢慢調(diào)節(jié)溫度。以溫度10 ℃開始，溫度每升高10 ℃統(tǒng)計記錄1 次，待對試樣吸附升高到60 ℃左右時，整理樣品所進(jìn)行的X-衍射反應(yīng)試驗，觀察記錄并計算試樣溶液中重金屬Cu2+離子的濃度，計算去除率（取整計算即可）。

A 試樣調(diào)節(jié)溫度放入活性炭吸附劑吸附效果見表3。

表3 A 試樣調(diào)節(jié)溫度放入活性炭吸附劑吸附效果

B 試樣調(diào)節(jié)溫度放入天然沸石吸附劑吸附效果見表4。

表4 B 試樣調(diào)節(jié)溫度放入天然沸石吸附劑吸附效果

不同溫度吸附效果比較曲線見圖2。

圖2 不同溫度吸附效果比較曲線

由圖2 可知，在相同pH 值條件下，根據(jù)X-衍射反應(yīng)觀察記錄并計算試樣中重金屬Cu2+離子的濃度變化得知，溫度可以影響A 試樣加入活性炭和B 試樣加入等質(zhì)量天然沸石對重金屬Cu2+離子濃度的吸附，且在10～60 ℃之間，隨著溫度的升高，B 試樣比A 試樣去除重金屬Cu2+離子的去除率要高，且整體對重金屬Cu2+離子的吸附效果都處于有利狀態(tài)。

2.1.3 pH 值對重金屬Cu2+離子吸附效果的影響

在相同溫度條件下，首先對A，B 2 份試樣進(jìn)行X-衍射反應(yīng)觀察此時試樣中重金屬Cu2+離子的濃度，然后，對A 試樣逐漸加入活性炭以及B 試樣逐漸加入等質(zhì)量的天然沸石慢慢調(diào)節(jié)pH 值。以pH＝4開始，pH 值由酸性到堿性一直到pH＝10 結(jié)束，pH值每增加1 統(tǒng)計記錄1 次，待對試樣吸附pH 值變化為10 時，整理樣品所進(jìn)行的X-衍射反應(yīng)試驗，觀察記錄并計算試樣溶液中重金屬Cu2+離子的濃度，計算去除率（取整計算即可）。

A 試樣調(diào)節(jié)pH 值放入活性炭吸附劑吸附效果見表5。

表5 A試樣調(diào)節(jié)pH 值放入活性炭吸附劑吸附效果

B 試樣調(diào)節(jié)pH 值放入天然沸石吸附劑吸附效果見表6。

表6 B 試樣調(diào)節(jié)pH 值放入天然沸石吸附劑吸咐效果

不同pH 值吸附效果比較曲線見圖3。

圖3 不同pH 值吸附效果比較曲線

由圖3 可知，在相同溫度條件下，根據(jù)X-衍射反應(yīng)觀察記錄并計算試樣中重金屬Cu2+離子的濃度變化得知，pH 值可以影響A 試樣加入活性炭和B 試樣加入等質(zhì)量天然沸石對重金屬Cu2+離子濃度的吸附，且 pH 值在 4～10 之間，A 試樣比 B 試樣去除重金屬Cu2+離子的去除率要高，隨著pH 值的增大，即趨向于堿性環(huán)境，pH 值在8～10 之間吸收效果最明顯，且整體對重金屬Cu2+離子的吸附效果都處于有利狀態(tài)。

2.2 其他重金屬離子的吸附試驗

同理，再根據(jù)不同吸附劑、溫度和pH 值等條件對工業(yè)廢水中重金屬離子Pb2+，Ca2+，Zn2+等進(jìn)行去除分析，即可得到在何種條件下對重金屬離子的去除效果最佳，此種技術(shù)方法不僅節(jié)能環(huán)保，而且省工省時。

3 對工業(yè)廢水中重金屬離子進(jìn)行固液分離

無論是以活性炭或者天然沸石作為吸附劑，通過設(shè)置不同的溫度和pH 值梯度使接觸吸附的重金屬離子效果達(dá)到最佳，最后對樣品進(jìn)行X-衍射反應(yīng)試驗驗證。若處理后的重金屬離子濃度符合環(huán)保要求即可進(jìn)行固液分離，將處理后的工業(yè)廢水進(jìn)行排放；若不符合環(huán)保要求，則再次添加吸附劑或者調(diào)節(jié)溫度和pH 值來進(jìn)一步吸附重金屬離子，繼續(xù)循環(huán)處理，直至合格為止。最后取出活性炭或者天然沸石，對吸附在其上的重金屬離子進(jìn)一步回收。

4 結(jié)語

通過對工業(yè)廢水重金屬離子采取接觸吸附、固液分離的方式，可以實現(xiàn)對絕大部分重金屬離子污染的有效去除，進(jìn)而達(dá)到凈化工業(yè)廢水的效果。試驗表明，該技術(shù)環(huán)保高效且去除效果好。由于試驗設(shè)備簡陋，今后在吸附劑種類、溫度多層次以及pH值多梯度的精細(xì)化方面仍需要進(jìn)一步完善。