金属废水处理工艺分析（一）

衡美水处理为您介绍一种科学、实用的水处理技术——金属废水处理工艺。

海泡石是一类具有巨大比表面积、多微孔的良好吸附剂，近年来，一直用来吸附处理各类污染物，如重金属、有机物、各类大气污染物等。海泡石的吸附性能由于出产地不同而有所差异，且海泡石原矿自带有方解石、石英石等各类杂质，大大影响了海泡石的吸附性能，因此，对海泡石原矿进行改性是势在必行的。研究表明，目前的改性方法可分为酸改性、热改性、有机改性、光改性等，单一方法改性海泡石只能处理单一组分废水，但是随着工业的发展，废水中重金属成分日益复杂，因此，须研究一种新的方法对海泡石加以改性，使其能够有效去除废水中多种重金属。

本文采用酸、热同时对海泡石进行联合改性，并以Cu2+、Pb2+、Zn2+多金属废水为目标污染物，目的是为多金属废水处理提供一条有效的途径。

一、实验部分

1、主要试剂和材料

海泡石原矿由湘潭九华碳素公司提供，海泡石含量为百分之二十，其化学组成(质量百分比) 为: SiO2: 43.11/100； Al2O3: 9.37/100； MgO:10.15/100； H2O-: 2.23/100； CaO: 15.51/100； 盐酸、五水硫酸铜、硝酸铅、硝酸锌及其他实验试剂均为分析纯； 实验用水为一次蒸馏水。

2、主要仪器

气浴恒温振荡器(ZD-85) ； pH 计(PHS-3C) ； 原子吸收分光光度计(WFX-IF2B) ； 箱式电阻炉(SX-12-16) 。

3、改性海泡石的制备

用不同浓度的HCl 溶液在30 ℃恒温下浸泡海泡石不同时间，控制液固比为20∶1，烘干，再经不同温度焙烧4 h，研磨过80 目筛，实验备用。

4、静态吸附实验

采用五水硫酸铜、硝酸铅、硝酸锌和蒸馏水配制50 mg /L 含Cu2+、Pb2+、Zn2+的模拟废水，不同浓度的废水皆由模拟废水与蒸馏水配制，移取50mL于250mL具塞锥形瓶中，调节pH值，置于恒温气浴恒温器中，加入改性海泡石，按不同的实验要求，改变实验条件，进行振荡吸附(120 r /min) ，反应后取上清液测定金属浓度，并根据吸附前后溶液中的离子浓度计算吸附率:

ф = (C0-Ci)/C0

式中:ф——吸附率，

C0、Ci——吸附始、末金属离子的浓度，mg/L

二、结果与讨论

1、酸浓度对Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影响

分别采用0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mol /L 浓度的HCl对海泡石进行酸改性，再进行热改性。在吸附时间120 min，离子初始浓度50 mg /L，改性海泡石投加量4 g /L，pH 为7.0，温度35 ℃条件下，考察不同酸浓度对改性海泡石吸附效果的影响，结果如图1所示。

图1 酸浓度对Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影响

由图可知，酸浓度对海泡石的吸附性能影响较大，当酸浓度从0.4 mol /L 升高至0.9 mol /L 时，改性海泡石对金属离子的吸附能力也随之变大，当酸浓度为0.9 mol /L 时，吸附量大。这是因为低浓度酸活化在保持海泡石的结晶结构形态不变的前提下，可去除海泡石矿的共生杂质方解石，也可使其骨架镁逐步脱除，进而打通海泡石的孔道，因此吸附性能得以提高，且随着酸浓度的增加，海泡石被酸活化的效果越好，但是当酸浓度过高时，过多的骨架镁脱除过多，容易引起孔道坍塌，从而导致海泡石的吸附性能转而降低。

2、酸活化时间对Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影响

采用0.9 mol /L 的HCl 对海泡石进行10、13、17、20、24、29、36、43 h 不同时间酸改性，再进行热改性。在吸附时间120 min，pH 为7.0，离子初始浓度50 mg /L，改性海泡石投加量4 g /L，温度35 ℃条件下，考察不同酸活化时间对改性海泡石吸附效果的影响，结果如图2 所示。

由图2 可知，改性海泡石对金属离子的吸附性能随着酸活化时间的增加而增强，当活化时间为29 h 时，改性海泡石对金属离子的吸附性能达到上限值，Cu2+、Pb2+、Zn2+的去除率分别为83.4/100、80.9/100、78.8/100，在这之后改性海泡石的吸附性能有所下降，这可能是因为酸活化时间过长而使海泡石结晶基本结构遭到破坏，导致吸附能力下降。

图2 酸活化时间对Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影响

3、焙烧温度对Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影响

采用200、300、400、450、500 ℃不同焙烧温度对已经过酸活化的海泡石进行热改性。在吸附时间120 min，离子初始浓度50 mg /L，改性海泡石投加量4 g /L，pH 为7.0，温度35 ℃条件下，考察不同焙烧温度对改性海泡石吸附效果的影响，结果如图3 所示。

图3 焙烧温度对Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影响

由图3 可知，随着焙烧温度的变大，改性海泡石对金属离子的吸附率也逐渐加大，当焙烧温度为450 ℃时，吸附率达到上限值，之后又转而降低。这是因为海泡石在低温处理阶段内部的吸附水(包括纤维间吸附水和孔道内沸石水) 被消除，在黏土中形成新的活性面，使Si-OH 基转变成Si-O 四面体结构，从而扩大了晶体中的通道，且结构格架不变，比表面积增加，表面活性提高，吸附能力增强。当温度高于450 ℃时，海泡石结晶产生折叠作用，造成表面积减小，更高的温度会使纤维粘结和紧缩，孔道的孔径减小，致使比表面积降低，吸附能力随之下降。