天然吸附材料在废水重金属离子处理中的应用

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第2 2卷第 6期Vo 1 . 2 2 No. 6

重庆工商大学学报 (自然科学版 )J C h o n g q i n g T e e h n o l B u s i n e s s U n i v . ( N a t S e i E d )

2 0 0 5年 l 2月De c .2 0 0 5

文章编号： 1 6 7 2— 0 5 8 X( 2 0 0 5 ) 0 6— 0 5 3 7— 0 4

天然吸附材料在废水重金属离子处理中的应用任建敏，吴四维(重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆 4 0 0 0 6 7 )

摘

要：综述了几种性能优良、价格低廉的天然吸附材料，并与活性炭对照，得出了壳聚糖

是吸附性能最好的吸附剂，其吸附 H g 2、C 、C 、 C u“和 Z n“的能力分别为 8 1 5、 2 7 3、 2 5 0、2 2 2、 7 5 a r g/ g;沸石吸附 P b n与 C d 2的能力分别为 1 7 5、 1 3 7 m g/ g;废污泥吸附 P b n、 Hg 2和 C r¨

的能力分另 l】是1 0 3 0、 5 6 0、 5 4 0 a r g/ g;木质素吸附 P b n与 z n n的能力分另 l】为1 8 6 5、 9 5 m g/ g。 关键词：壳聚糖；沸石；粘土；废水中图分类号：O 6 4 7 . 3 文献标识码： A

在人类的工农业生产实践过程中，产生与排放的重金属离子及有害物质，因其毒性大，对人类的生存环境已构成严重的威胁。在对废水重金属离子的处理中，活性炭是广泛应用的吸附处理剂。然而，由于活性炭耗量大，以及在处理一些无机离子时，需添加配位剂等因素，使其成本升高。因此，近1 O多年来寻求天然廉价、性能优良的功能吸附材料，已成为世界各国在这一领域应用研究的热点。 目前，应用较多的天然吸附材料有：壳聚糖、天然沸石、粘土、低品位的煤，以及一些工业副产物如废纸浆产生的木质素、红泥、飞尘、煤灰、金属氧化物等，农加工副产品如稻壳、椰子壳等。

l 几种天然吸附材料对金属离子的吸附性能1 . 1壳聚糖

壳聚糖( c h i t o s a n ),是甲壳素部分脱乙酰基产物，甲壳素在自然界的量仅次于纤维素，广泛存在于蟹壳、虾壳的甲壳和一些真菌类如曲霉菌、毛霉菌等的细胞壁中…。自然界每年生物合成的甲壳素约达 1 0 0 亿t,仅我国每年水产加工

业的甲壳废弃物在 3万t左右，可获得 3 0 0 0 t以上的壳聚糖。由于壳聚糖可生物降解，低毒性以及如下独特的物理化学功能I 2 J:有丰富的一 O H、一 N H R亲水功能基团；表面带有大量的电荷；有高的分子量，分子间的作用力较大；分子链柔韧性好，便于在介质中与金属离子或其它分子作用时，结构匹配。因此，壳聚糖是一种优良的重金属离子吸附剂，在废水处理中展现出诱人的应用前景。 M c k a y - 3 等评估了壳聚糖对 H g n、 C d n、 Mn、 z n 的最大吸附能力，其各自的最大吸附量分别为： 8 1 5、 2 2 2、 1 4、 6 7 5 m g/ g。研究发现其最大吸附量与壳聚糖的形态、粒径、脱乙酰度等因素有关，小粒径、高比表面积及高的脱乙酰度均有利于提高壳聚糖与金属离子的吸附能力。R a e等用天然的甲壳素与其脱乙 酰产物壳聚糖，研究对金属离子的吸附。发现在相同的实验条件下，它们对碱金属与碱土金属离子的亲合能力远低于重金属离子，且脱乙酰度高的壳聚糖，其吸附重金属的效率远高于甲壳素，前者可达 9 9%, 而后者仅为 3 O%左右。 U d a y b h a s k a r 等大量研究了壳聚糖对 C r¨吸附性能的影响，在p H为 4 . 0时，壳聚糖吸附 C r¨的能力为 2 7 3 m g/ g。H u a n g 等比较了同一实验条件下，壳聚糖对不同金属离子如 H g“、 C d“、 N 、 z n“、 C u“、 P b“等的键合能力，以H 最强。 为了提高壳聚糖在废水酸碱介质中的稳定性，近年来一些研究者作了大量的工作。G u i b a l等用戊二醛或羧基化学修饰壳聚糖，发现一定程度修饰的壳聚糖，在其稳定性提高的同时，也提高了对金属离子的选择性吸附。收稿日期： 2 0 0 5— 0 5—1 7:修回日期： 2 0 0 5— 0 9—1 2。

作者简介：任建敏 ( 1 9 6 4一),男，副教授，博士，主要从事材料与分析化学研究。

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重庆工商大学学报(自然科学版 )

第2 2卷

1 . 2 天然沸石

天然沸石，在世界许多国家如希腊、意大利、墨西哥以及我国的许多地区都有丰富的贮存量。自然界的天然沸石，是以四面体立体结构存在的铝硅酸盐，因其特殊的结构与优良的离子交换性能，作为高效率、低

成本的吸附材料，目前已给许多国家和地区带来了实惠。 天然沸石主要有斜发沸石和菱沸石，其价格很大程度取决于自身的质量。其中，斜发沸石在自然界中种类繁多，不少于 4 O多种，贮量丰富。在众多的研究中发现，斜发沸石对重金属离子如 c d¨、 z n¨、 C u¨ P b等选择交换能力高。Z a m a o m L l 6 等报道，使用斜发沸石处理废水中 c d 2、 c o“、 c u¨、 P b¨等不同离子的交换能力在 0~ 1 . 6 m g/ g,其选择交换顺序如下：、

Pb >Cd > Cu > Co 2 > Cr > Z n 2 > Ni > Hg

从以上顺序可看出，斜发沸石对废水中的 P b“、 c d 2 选择交换性能最高，可达 1 . 2~1 . 6 m g/ g。研究还发现，温度升高，有利于离子的吸附交换。 G r o f f m a n等将沸石炭化处理，产生的亲水与疏水表面能分别与有机废水中的有机和无机物结合，用于含P b¨2 . 6× 1 0 u g/ m L以下的有机废水处理，吸附效率可达 9 9%以上。 许多研究者还发现，沸石的选择性与离子交换能力，取决于对沸石的预处理方法。目前常用的预处理方法 …… 此处隐藏：11024字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……