活性炭吸附重金屬

1、改性活性炭吸附水中重金屬鎘的改性活性炭吸附水中重金屬鎘的 研究研究 1 1 二、重金屬的去除方法 三、活性炭對(duì)重金屬的吸附 四、吸附劑的改性方法 一、研究意義與背景 五、結(jié)論 2 2 一、研究意義與背景 鎘由于毒性太大，被列為重金屬“五毒”之一。極微 量的鎘就可對(duì)人體造成傷害。 我國(guó)近年來重金屬污染事件頻發(fā)，對(duì)我國(guó)的飲用水安 全和食品安全造成了嚴(yán)重的威脅，危害到人類的健康。 鎘具有穩(wěn)定、積累和不易消除的特點(diǎn)，可通過食物鏈 富集，對(duì)人體產(chǎn)生慢性中毒。“痛痛病” 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)將鎘列為第一 類污染物，總鎘最高允許排放濃度為0.1 mg/L。 3 3 受到有毒鎘污染的農(nóng)田

2、 4 4 傳統(tǒng)的重金屬去除工藝適用于較高濃度的重金屬離子 的去除，而適用于低濃度的去除技術(shù)如反滲透法等成 本太高，需開發(fā)高效、方便并且成本合理的重金屬的 去除技術(shù)。 活性炭吸附對(duì)有機(jī)污染物有較好的去除效果，通過改 性可改變活性炭表面特性從而提高對(duì)重金屬的吸附。 一、研究意義與背景 5 5 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)生活飲用水標(biāo)準(zhǔn) 6 6 二、重金屬的去除方法 7 7 化學(xué)法 1、化學(xué)沉淀法 （1）堿性化學(xué)沉淀法 （2）硫化物沉淀法 （3）組合或其它化學(xué)沉淀法 二、重金屬的去除方法 8 8 利用化學(xué)沉淀法去除重金屬離子利用化學(xué)沉淀法去除重金屬離子 9 9 2、重金屬捕集劑 重金屬捕集劑能與重金屬離子發(fā)生強(qiáng)力

3、螯合作用，迅速 生成不溶于水、含水量低、易過濾分離的絮狀沉淀，從而 去除重金屬離子。 3、離子交換法 最常用的離子交換樹脂是帶有磺酸基團(tuán)(-SO3H)的酸性 樹脂，和帶有羧基基團(tuán)(COOH)的弱酸性樹脂。 離子交換法不會(huì)產(chǎn)生二次污染，并可回收重金屬,但樹 脂容易被氧化和污染，對(duì)預(yù)處理要求高。 二、重金屬的去除方法 1010 物理化學(xué)法 1、膜分離技術(shù) 包括：微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透。 微濾膜為 0.1 m 級(jí)別孔徑的膜，用來去除懸浮顆粒物、 藻類、細(xì)菌等； 超濾膜為 0.01 m 級(jí)別的膜，用來去除小的膠體和病毒； 納濾和反滲透都可以用來去除金屬離子，但反滲透去 除體積

4、更小的離子，孔徑為 0.01 m 級(jí)別和納米級(jí)別。 二、重金屬的去除方法 1111 2、吸附法 吸附法包括活性炭吸附、碳納米管吸附、低成本 吸附劑吸附等。 活性炭在重金屬的處理中也被廣泛地使用著，活 性炭的微孔和中孔結(jié)構(gòu)使之具有巨大的比表面積 ， 主要以粉末狀或顆粒狀形式存在。 二、重金屬的去除方法 1212 生物修復(fù)法 生物吸附技術(shù)：利用生物體的化學(xué)特性來吸附 水中的金屬離子，主要通過本身所帶的負(fù)電荷來吸附 金屬陽離子。 典型的生物吸附劑主要有三種來源: (1) 非活性的生物質(zhì)，比如樹皮、木質(zhì)素、蟹殼等； (2) 藻類生物質(zhì)； (3) 微生物類生物質(zhì)，比如細(xì)菌、真菌和酵母菌。 二、重金屬的去

5、除方法 1313 植物修復(fù)技術(shù)：主要是通過植物根系的根際圈 分泌物質(zhì)和土壤中的生物的新陳代謝活動(dòng)來吸收、吸 附和降解污染物等，是土壤修復(fù)的重要技術(shù)。 用植物處理重金屬主要有三個(gè)主要原理: （1）從對(duì)廢水中的有毒金屬進(jìn)行吸取、沉淀或富集； （2）萃取土壤中或者水中的重金屬，富集運(yùn)輸至根 部和枝條部分，然后移去根部或者枝條部分； （3）降低有毒金屬的活性，從而減少重金屬在水體 和空氣中傳播 。 二、重金屬的去除方法 1414 重金屬去除的主要傳統(tǒng)工藝的優(yōu)缺點(diǎn) 活性炭的表面官能團(tuán) 含氧基團(tuán)有羧基、酚羥基、羰基、內(nèi)酯基及酸 酐等，含氮官能團(tuán)主要有吡啶、酰胺等。 三、活性炭對(duì)重金屬的吸附 1616 活性

6、炭表面含氧官能團(tuán) 活性炭表面含氮官能團(tuán) 1717 吸附模式 活性炭吸附金屬通常符合 Langmuir 和 Freundlich 模式。 吸附容量公式 Langmuir型方程 Freundlich型方程 V 為鎘溶液體積，qe (mg/g 或者 mmol/L/g)為平衡吸附容量，qm 為最大吸附容量，單位相同，m(g)為活性炭的質(zhì)量， b(L*mmol/Lol-1)為平衡常數(shù)。 三、活性炭對(duì)重金屬的吸附 1818 吸附機(jī)理 炭表面羧基與金屬離子交換的機(jī)理圖 三、活性炭對(duì)重金屬的吸附 1919 影響因素 1、活性炭的表面特性：孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積、零電 荷點(diǎn)、表面官能團(tuán)等。 2、吸附質(zhì)的性質(zhì)：吸附質(zhì)

7、的存在形態(tài)，半徑大小、 所帶電荷、濃度等。 3、溶液性質(zhì)：pH、溫度、離子強(qiáng)度等。 三、活性炭對(duì)重金屬的吸附 2020 酸堿改性 通過酸改性主要是為了增加活性炭表面的含氧官 能團(tuán)的含量。 四、吸附劑的改性方法 臭氧氧化活性炭表面生成酚羥基和羧基的過程 2121 氨基化法 對(duì)碳納米管進(jìn)行氧化再添加氨基的改性方法。 多壁碳納米管的改性 四、吸附劑的改性方法 2222 其它改性方法 通過接枝一些具有很多配位基團(tuán)的化學(xué)試劑也 可以促進(jìn)對(duì)金屬的吸附，這些化學(xué)試劑主要包含氧官 能團(tuán)，氨基，含硫基團(tuán)，對(duì)金屬有很好的配位或者螯 合作用。 四、吸附劑的改性方法 2323 吸附法處理含鎘廢水的控制條件比較多，如吸附劑的 粒度、吸附劑的添加量、廢水的成分、進(jìn)水