吸附法處理污水的研究進展

吸附法處理污水的研究進展

廢水吸附法主要是利用固體吸附劑的物理吸附性和化學吸附性，以去除或減少水中的各種污染物質(zhì)。固體吸附劑能有效的去除廢水中多種污染物,特別是采用其它方法難以有效處理的劇毒和難降解的污染物,經(jīng)處理后出水水質(zhì)好且比較穩(wěn)定,因而吸附法在廢水處理中有著不可取代的作用。隨著排放標準的日趨嚴格、水資源回收利用的日益迫切,吸附法在廢水處理中的作用將越來越重要。本文就近幾年廢水的吸附法處理進行綜述。1吸收材料的類型1.1水處理系統(tǒng)產(chǎn)量活性炭是最常用的水處理用吸附劑。包括粒狀活性炭、粉狀活性炭和活性炭纖維等。目前世界活性炭產(chǎn)量約70萬噸,其中約50%～60%用于水處理。常用的制備活性炭的原料有木材、果殼、煤、瀝青和農(nóng)業(yè)廢棄物等。煤基活性炭已超過活性炭總量的2/3以上,但煤基炭灰分高、比表面積小。提高煤基炭質(zhì)量的主要途徑為:降低灰分;添加化學試劑控制炭化過程并進行催化活化;開發(fā)新工藝等。1.2天然粘土礦物粘土類吸附劑主要有:膨潤土、蒙脫石、凹凸棒土、硅藻土、沸石、海泡石、蛭石、蛇紋石、高嶺土和伊利石等及其經(jīng)過活化、改性或交聯(lián)的產(chǎn)物。天然粘土礦物吸附性能較差,經(jīng)過改性處理后其吸附性能顯著提高。常用的改性劑方法有:焙燒改性、酸改性、陽離子改性等。該類吸附劑目前處于試驗研究階段。1.3高吸附劑常用的高分子吸附劑包括:合成樹脂、離子交換纖維和殼聚糖及其衍生物等。1.4石榴材料加工的方法用作吸附劑和用于制備吸附劑的廢棄物有:粉煤灰、玉米芯、淀粉渣、桉樹皮、橘皮、石棉摩擦材料加工廢棄物、鹽場下腳料、鋁土礦冶煉中產(chǎn)生的殘渣-紅泥(redmud)、煉鋼爐渣(其主要成分是磁鐵礦)、處理含鉻廢水時產(chǎn)生的廢棄物Fe(Ⅲ)/Cr(Ⅲ)的混合物等。利用廢棄物制備吸附劑可以有效的利用廢棄物,變廢為利。1.5復合基本生物活性物質(zhì)復合吸附劑大多是由不同的吸附劑組分復合而成。如:鋁礬土-鋼渣吸附劑;凹凸棒粘土與鋼渣混合制備AT-CS吸附劑;天然沸石與鎂鋁等化合物按一定配比混合制得FMA吸附劑;以膨潤土、陶土、滑石粉和稀土氧化物為主要原料,用聚氨酯泡沫塑料作載體,制作成一種泡沫陶瓷吸附劑;活化硅藻土和助凝劑配制成的復合凈水劑;利用生化物質(zhì)甲殼素、殼聚糖和活性炭制備CCF高效復合生化吸附劑;復合吸附樹脂等。1.6無煙煤內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)變質(zhì)程度較低的褐煤和長焰煤及變質(zhì)程度較高的無煙煤內(nèi)部具有比較豐富的孔隙,具有一定吸附性能。經(jīng)過適當處理如炭化、活化等能改善煤的吸附性能。2采用吸附法處理廢水2.1氟吸附劑對含磷廢水的吸附欒兆坤等采用改性凹凸棒吸附劑處理含氟為4.20mg/L的模擬水樣,動態(tài)吸附去除率可達95%以上,累計氟吸附容量達到10.5mg/g。MSrimurali等用高嶺土、膨潤土、木炭粉等吸附劑去除氟,最佳條件下,膨潤土和木炭粉去除率分別為46%和38%。AMRaichur等用幾種稀土氧化物的混合物吸附處理合成溶液中的F-,吸附量可達12.5mg/g。孫家壽等研制的FMA、BMA吸附劑對磷的動態(tài)吸附容量大于17mg/g、磷的去除率都在95%以上。而交聯(lián)膨潤土吸附劑(BA)對含磷廢水的吸附效率達99.7%,吸附容量達3.26mg/g(以P計)。張?zhí)m泉等研制的沸石復合吸附劑對水中磷的吸附容量可達15mg/g以上。黃瑾暉等研制的海泡石復合吸附劑對磷的去除率也可達98%,吸附容量27mg/g以上。何杰等研究了天然沸石動態(tài)去除NH4-N效果及影響因素。2.2改性含鉻廢水RNaseem等將膨潤土經(jīng)150～200℃活化后,對水溶液中Pb2+的去除率達96%以上,而對HNO3、HCl和HClO4溶液中的Pb2+的去除率最高分別為86%、78%和79%。YAl-Degsw等用天然硅藻土和MnO2改性硅藻土吸附Pb2+,吸附容量分別為24和99mg/g。TNDeCastroDantas等用微乳液浸漬天然硅藻土后,一定條件下鉻的吸附容量達28.44mg/g。SRengaraj等用兩種陽離子交換樹脂IRN77和SKN1吸附水溶液中的鉻,吸附容量分別為35.38和46.34mg/g,最佳條件下的去除率為95%。KSelvi等用椰子樹制備的活性炭吸附水溶液中的Cr(Ⅵ),吸附容量為3.46mg/g。黃國林等利用活性炭吸附處理含鉻電鍍廢水,吸附容量為11.96mgCr(Ⅵ)/g。邵濤等研究了三價和六價鉻在膨潤土上的吸附。三價鉻的最大飽和吸附量為0.47mg/g,遠大于六價鉻。胡福欣等以AlCl3和MgCl2-CaCl2為添加劑制得的改性膨潤土對含鉻廢水具有良好吸附性能。HSoner等研究了紅泥(鋁加工業(yè)的廢棄物)吸附劑吸附水溶液中的砷(As),pH=9.5時有利于As(Ⅲ)的吸附,而pH為1.1～3.2時,有利于As(Ⅴ)的吸附。宋金如等研究用凹凸棒石動態(tài)吸附處理含鈾廢水,鈾的去除率在99.95%以上。易發(fā)成等研究表明人工合成NaA型沸石地鍶、銫的吸附性能優(yōu)于天然沸石、且遷移率低。沈?qū)W優(yōu)等研究了膨潤土、高嶺土和伊利石對重金屬離子Cu2+、Zn2+、Cd2+、Ni2+的吸附效果。結(jié)果為膨潤土>高嶺土>伊利石。郭繼香等用蛭石吸附處理水中濃度為10mg/L的Cd2+、Cu2+、Fe3+、Pb2+、Ni2+,去除率為99%左右。吸附容量分別為2.0、3.5、5.5、1.0、2.5mg/g。汪玉庭等研究了交聯(lián)殼聚糖對Cu2+、Cr2+、Zn2+、Cd2+、Ni2+、Pb2+、Hg2+等重金屬離子的吸附。楊洪的研究表明,殼聚糖對Cu2+和Pb2+的吸附量可達到200mg/g以上。VinodK等研究用甘蔗渣飛塵制備吸附劑處理廢水中的Cu2+和Zn2+,動靜態(tài)試驗的去除率達90%和95%。2.3染料、水泥和活性美麗王連軍等利用改性凹凸棒土處理染化廢水,CODCr去除率為80%,脫色率為95%以上;高溫焙燒膨潤土對染化廢水COD的去除率為74%,脫色率為95%以上。Ouafi等在H2O2存在的條件下,用粘土對橄欖廠黑褐色廢水脫色。最佳條件下,多酚的去除率為87%,COD的去除率為66%。冀靜平等利用聚合鐵改性膨潤土對酸性大紅、活性艷紅、酸性黑COD吸附去除率分別為45%、71%、60%。曾秀瓊用羥基鐵對膨潤土進行柱撐后,在適宜條件下對弱酸性深藍GR的去除率高達99%以上,吸附機理主要為表面吸附、離子交換和分配作用。Nagarethimnam等比較了商品活性炭和竹屑炭、椰殼炭、花生殼炭、稻殼炭、稻草炭等活性炭對水中亞甲基藍染料的吸附,相對吸附容量分別為100、7.20、8.16、7.50、37.57、42.60mg/g。肖羽堂等利用電廠煙道灰吸附處理染料中間體二硝基氯化苯廢水,最佳條件下,CODCr的去除率達79.8%～82.7%,脫色率達87%～89%。閻存仙等研究了粉煤灰對活性艷蘭X-BR的去除效果,適當條件下的去除率可達95%以上。CNamasivayam等將廢棄物-紅泥經(jīng)處理后用于處理廢水中的剛果紅染料,吸附容量達4.05g/g,吸附機理以離子交換為主。他們還研究了用農(nóng)業(yè)廢棄物椰纖維木髓(coirpith)活性炭吸附處理若丹明-B和酸性紫染料,吸附容量分別為2.56mg/g和8.06mg/g。2.4有機粘土處理對有機物的吸附TViraraghavan等研究了泥炭、飛灰(flyash)和膨潤土三種吸附劑對廢水中苯酚的吸附處理,去除率分別為46.1%、41.6%和42.5%。彭書傳等將凹凸棒粘土經(jīng)溴化十六烷基三甲胺(CTMAB)改性后,一定條件下,對水中酚的去除率達到88.5%。朱利中等研究了CTMAB改性膨潤土、沸石和硅藻土對水中苯酚、對硝基苯酚和苯胺的吸附性能。結(jié)果表明,同種有機粘土處理不同有機物時,對硝基苯酚的去除效果最好,不同有機粘土處理同種有機物時,CTMAB-膨潤土去除有機物的效果最好。他們還研究了雙陽離子改性膨潤土對水中上述有機物的吸附和有機膨潤土對水中α-萘胺、β-萘胺和α-萘酚的吸附。Sung等研究表明,HDTMA-蒙脫石對水中的苯酚和2-、3-和4-硝基苯酚的親和力順序為:3-硝基苯酚≈4-硝基苯酚>2-硝基苯酚>苯酚。Theopharis等用Al2O3柱撐蒙脫石吸附溶液中的2,4-二氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚和五氯苯酚,吸附率分別可達26.3%,75.6%和95.2%。2.5加量0.51.0g/l時去除率金輝等用有機膨潤土處理濃度為1500mg/L的乳化油廢水,投加量為0.5～1.0g/L時,去除率達90%以上。周久銳將焦炭投放于含油廢水處理池后,因吸附作用,排放后的廢水含油量從38.80±5.51mg/L降低到5.70±1.60mg/L。2.6微生物改性粘土VinodK等研究了用甘蔗渣飛灰制備的吸附劑處理廢水中的殺蟲劑DDD和DDE,在一定條件下,靜態(tài)吸附去除率達93%,二者的動態(tài)吸附去除率分別為98%和97%。ORPal等研究了高嶺土、膨潤土和蒙脫石及其改性產(chǎn)品對水中的殺蟲劑馬拉硫磷(Malathion)和去草胺(Butachlor)的吸附,改性粘土的吸附能力顯著提高。EGonzalez-Pradas等用蒙脫石-Ce或Zr的磷酸鹽交聯(lián)化合物吸附去除水中兩種農(nóng)藥(Diquat和Deisopropylatrazine),鈰-蒙脫石優(yōu)于鋯-蒙脫石。2.7cod的吸附孫家壽等研究了有機交聯(lián)膨潤土對造紙廢液的吸附處理,一定條件下,對COD的吸附效率可達61.5%,吸附容量為549.3mgCOD/g。徐志宏等研究了用造紙廠麥草漿黑液制備的兩種活性炭和商品活性炭處理造紙綜合廢水。2.8廢水處理的處理效果鄒敏用CH-101大孔樹脂處理甲苯硝化廢水,在最佳條件下CODCr和總酚的去除率分別達80.7%和99.5%。周能等利用殼聚糖凈化味精廠廢水取得了較好的效果。2.9對廢水中聚合物的吸附易發(fā)成等以膨潤土為主要原料制備的凈水劑對生活污水和酒廠生產(chǎn)廢水均有較好的處理效果。彭勇軍等用Al2(SO4)3對膨潤土進行改性制得除臭劑,改性膨潤土投入臭水中后,聚合鋁離子進入水中形成混凝劑,并空出了更大的層間,導致大量生臭有機物的吸附?；ㄝ淼妊芯堪l(fā)現(xiàn)殼聚糖對啤酒廢水中的蛋白質(zhì)、糖分、金屬離子(Fe3+)有明顯的吸附效果,同時也降低了啤酒廢水中COD。KSKim等比較了F-400活性炭(美國Calgon公司產(chǎn)品)和稻殼炭對水中酚、NH+4-N和重金屬的吸附。結(jié)果表明,稻殼炭對酚的吸附容量較高;F-400不能去除NH+4-N,而稻殼炭則可成功去除NH+4-N;F-400可成功去除鉻和鉛,但不能去