人造沸石-水溶液混合離子體系中鋅、鎘離子的吸附特性與機(jī)理研究.pdf

1、人工濕地以其低能耗、低運(yùn)行成本等優(yōu)點(diǎn),近年來得到了廣泛應(yīng)用。利用人工濕地處理含重金屬離子廢水是一種新興的工藝。但是人工濕地也有一些缺點(diǎn)制約了它的推廣,如占地面積大,處理能力及效率較低,抗有機(jī)及重金屬離子水力負(fù)荷能力有限,受季節(jié)氣候影響等。在人工濕地中加入一個(gè)吸附單元,利用填料對污染物的強(qiáng)大吸附性能,可以有效解決上述問題。但是至今為止,人工濕地尚未有統(tǒng)一的規(guī)范指南,吸附單元的設(shè)計(jì)及運(yùn)行的一些基本參數(shù)更是沒有確定。吸附單元的設(shè)計(jì)與填料的選擇

2、需要知道污水處理量、起始污染物濃度與填料吸附能力及用量的基本關(guān)系,其涉及液/固體系吸附機(jī)理問題。
　　 前人在利用經(jīng)典吸附理論描述在液/固體系中發(fā)生的吸附行為時(shí),經(jīng)常會出現(xiàn)參數(shù)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在許多情況下,吸附劑濃度效應(yīng)(經(jīng)典等溫曲線隨吸附劑濃度增大而降低的現(xiàn)象)是導(dǎo)致經(jīng)典方程參數(shù)不穩(wěn)定的主要因?yàn)?。且?jīng)典方程受基本函數(shù)關(guān)系的限制,不能在已知起始離子濃度C0和吸附劑濃度W0的條件下計(jì)算吸附量。因此,改進(jìn)和完善液/固體系吸附理論、建立

3、更為科學(xué)實(shí)用的吸附定量模型,不僅能為人工濕地的工程設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與參數(shù),同時(shí)在環(huán)境界面化學(xué)研究中也具有一定理論意義。
　　 利用人造沸石(化學(xué)純,粒徑0.45～0.90mm)作為吸附劑,水為溶劑,在起始濃度為0.25-3mmol/L,吸附劑濃度為0.5～2.5g/L的濃度范圍內(nèi),設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn),來研究Zn2+、Cd2+和K+單一及混合離子體系中的吸附特性與吸附機(jī)制。主要目的是獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù),檢測混合離子體系中的吸附效果,分析吸

4、附體系組成分,然后建立可以用來預(yù)測混合離子吸附體系的平衡吸附量預(yù)測模型。本研究得出的主要結(jié)論概括如下:
　　 1)人造沸石表現(xiàn)出很強(qiáng)的陽離子吸附性能,其陽離子飽和吸附量約為7.8mmol/g。利用人造沸石來去除廢水中的混合金屬離子可取得良好的處理效果。
　　 2)實(shí)驗(yàn)證明交換與競爭性吸附是人造沸石吸附Zn2+、Cd2+、和K+主要途徑,溫度對離子吸附量的影響不顯著；
　　 3)經(jīng)典等溫吸附線存在明顯的吸附劑濃度效

5、應(yīng),不同W0水平上的離子吸附等溫線之間存在顯著差異,基本趨勢是吸附等溫線隨吸附劑濃度W0增大而下降,用經(jīng)典等溫曲線描述人造沸石對混合金屬離子的吸附過程時(shí),經(jīng)典方程參數(shù)呈現(xiàn)顯著差異。用經(jīng)典方程計(jì)算吸附量時(shí),模擬值與實(shí)測值相差很大。說明Langmuir與Freundlich方程均不能用來描述綜合樣本試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　 4)平衡離子吸附密度qe為CO/WO(起始點(diǎn)液相離子濃度CO與吸附劑濃度WO的比值)與Ce/WO(平衡液相離子濃度Ce

6、與WO的比值)兩者之差。重復(fù)測試證實(shí)qe、Ce/WO與CO/WO三者具有一一對應(yīng)的關(guān)系。觀察到的現(xiàn)象表明液/固相離子吸附體系中的強(qiáng)度因子不是Ce而是固相的qe與液相的Ce/WO。
　　 5)混合離子體系中離子的吸附競爭能力基本遵循等當(dāng)量濃度定律,若A離子的初始濃度為COA,混和離子體系總當(dāng)量濃度為COT,則平衡時(shí)A離子的吸附當(dāng)量qeA=qeTCOA/COT。
　　 6)基于單一離子系統(tǒng)的四組分模型,進(jìn)一步提出適用于混合離