固廢基吸附劑對(duì)廢水中重金屬離子的去除性能研究.pdf

1、重金屬?gòu)U水對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害，其中Pb(II)和Cr(Ⅵ)是毒性相對(duì)較高的重金屬污染物。吸附法工藝簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于重金屬?gòu)U水的深度處理，其關(guān)鍵是低成本高效吸附劑的研發(fā)。粉煤灰和煤矸石是主要的工業(yè)固體廢棄物，長(zhǎng)期堆存不僅占用大量土地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境。以粉煤灰和煤矸石為原料制備吸附劑處理重金屬?gòu)U水，既可以實(shí)現(xiàn)固廢的資源化利用，又可以為重金屬?gòu)U水處理提供一種低成本的高效吸附劑，是一條可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟(jì)路線。
　　本論文

2、主要研究了NaOH改性粉煤灰、煤矸石基活性炭、活性炭-沸石復(fù)合材料和含氮多孔炭材料對(duì)廢水中Pb(II)和Cr(Ⅵ)吸附性能，詳細(xì)考察了吸附條件對(duì)其去除效果的影響，確定了處理含Pb(II)和Cr(Ⅵ)廢水的最佳工藝條件，并對(duì)其吸附動(dòng)力學(xué)和吸附熱力學(xué)特性以及吸附機(jī)理進(jìn)行了探討。主要研究成果如下：
　　1.粉煤灰通過(guò)NaOH處理制備了改性粉煤灰，研究了溶液pH值、改性粉煤灰投加量、Pb(II)初始濃度和吸附時(shí)間對(duì)廢水中Pb(II)去除效

3、果的影響。結(jié)果表明，改性粉煤灰對(duì)Pb(II)的去除性能明顯優(yōu)于粉煤灰。在25℃，pH值為4.5，改性粉煤灰投加量10 g/L，吸附30 min時(shí)，對(duì)初始濃度為50 mg/L~200 mg/L的Pb(II)去除率均可達(dá)99％以上。改性粉煤灰對(duì)Pb(II)的吸附過(guò)程符合Langmuir吸附等溫方程和準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征，且是自發(fā)的吸熱過(guò)程，高溫有利于吸附過(guò)程的自發(fā)進(jìn)行。
　　2.以煤矸石、瀝青和白炭黑為原料制備了煤矸石基活性炭（GBA

4、C）吸附劑，研究了該材料對(duì)廢水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。研究表明在pH值為2.0，投加量為10 g/L，吸附劑粒徑為60目，吸附時(shí)間為20 h，溫度為25℃時(shí)，GBAC對(duì)100 mg/L的Cr(Ⅵ)的去除率為100%。GBAC對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich吸附等溫模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。熱力學(xué)研究表明GBAC對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附是自發(fā)的吸熱過(guò)程。
　　3.以煤矸石為主要原料，制備了活性炭-沸石復(fù)合材料（AC/X），以三聚氰

5、胺為主要氮源，制備了含氮多孔炭材料（MF）。研究?jī)煞N材料對(duì)Pb(II)的吸附性能，以及吸附動(dòng)力學(xué)和吸附熱力學(xué)特性。結(jié)果表明，AC/X和MF對(duì)Pb(II)具有良好的吸附能力，最大吸附量分別為248.12 mg/g和230.30 mg/g。等溫吸附研究表明AC/X和MF對(duì)Pb(II)的吸附都更符合Langmuir模型。動(dòng)力學(xué)研究表明AC/X和MF對(duì)Pb(II)的吸附都可以用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程來(lái)描述。熱力學(xué)分析表明AC/X和MF對(duì)Pb(II)的