为您概述含铬废水吸附法去除技术研究
铬污染主要来源于电镀、印染、金属加工等行业,长期接触对人体具有致癌作用。 铬在水中主要以三价铬 Cr(Ⅲ)和六价铬 Cr(Ⅵ)的形式存在,与 Cr(Ⅲ)相比,Cr(Ⅵ)毒性较强,具有强氧化能力且难沉淀析出;因此,我国污水综合排放标准明确规定总铬和六价铬的最高排放浓度分别为 1. 5 mg·L - 1和0. 5 mg·L - 1。
含铬废水的脱除方法有很多,一般采用离子交换法、膜分离法、沉淀法和吸附法等,其中吸附法因具有操作简单、成本低、可再生、处理效果好等优点而得到了广泛的应用。 在常用的吸附剂中,活性炭因具有高机械稳定性、高比表面积和发达的孔隙结构等优点受到了较多的关注。 水热炭化是将生物质放在密闭的水溶液中,通过加热( < 300 ℃)反应使生物质快速发生溶解和炭化,形成水热炭。 同传统制备活性炭的(物理活化、化学活化)方法相比,水热炭化是一种简便的炭化技术,反应条件比较温和,生物质不需要干燥,同时还保留了原材料中的氮、氧元素,水热炭表面含有丰富的含氧官能团,对重金属离子吸附性强,可应用在吸附领域。 最初水热炭化以葡萄糖等纯碳水化合物为原料,最后逐步扩散到比较复杂的生物质为原料。 GONG 等将葡萄糖水热炭化后,在静态空气下活化,制备了高比表面积层次孔炭,且在常温下,对二氧化碳具有很好的选择性吸附。 HAO 等以青草为原料,水热炭化后经二氧化碳活化制备的活性炭,在 0 ℃ 、10 kPa 的压力下对二氧化碳的吸附量为 1. 45 mmol·g- 1,是氮气摩尔吸附量的 14. 5 倍,具有良好的选择性吸附。 KUMAR 等以柳枝稷为原料,300 ℃ 下水热炭化制备的水热炭吸附剂,溶液呈中性时对水中铀具有良好的吸附效果,吸附量为 4 mg·g- 1。 LIU 等以米糠为原料,水热炭化制备了含有丰富官能团的水热炭吸附剂,能够很好地去除水中的铅,吸附量为2. 40 mg·g- 1。
柚子皮约占柚子全重的44% ~ 55% ,富含纤维素、木质素、果胶和水分,大量的柚子皮被直接丢弃,得不到充分利用。 目前,以生物质为吸附剂脱除六价铬的研究虽然很多,但以水热炭为吸附剂的研究较少。 鉴于此,以柚子皮为原料,采用操作简单、能量消耗低、对环境友好的水热炭化法制备水热炭,并研究各种因素对柚子皮水热炭吸附六价铬的性能影响。
取 50 mL 初始 Cr(Ⅵ)浓度为 50 mg·L - 1的溶液,调节溶液 pH 值为 2 ~ 11,加入 0. 4 g 水热炭,35 ℃ 振荡吸附 90 min,结果如图 5 所示。 当 pH < 7时,水热炭的吸附率均大于 98% ,且当 pH = 6 时,吸附率可达 99. 03% ;当溶液的 pH 值由 7 增大到 11时,水热炭对 Cr (Ⅵ) 的吸附率和吸附量分别由84. 70% 、 5. 29 mg· g- 1迅 速 下 降 至 2. 12% 、0. 13 mg·g- 1。 溶液的酸碱度的不同不仅会影响水热炭表面化学官能团的活性还会影响溶液中 Cr(Ⅵ)离子的存在形态。 酸性条件下,Cr(Ⅵ)离子主要以 HCrO -4 、Cr2O2 -7 的形式存在,水热炭表面的官能团被质子化,形成正电吸附中心,与 Cr (Ⅵ)离子相互吸引,Cr(Ⅵ)离子还原成 Cr(Ⅲ)离子,反应式如(1)和(2)所示。 随溶液的碱性逐渐增强,OH -的含量上升,水热炭表面开始呈现负电性,与 Cr(Ⅵ)离子产生静电排斥作用,导致吸附效果减弱;另外,同HCrO -4 相比,碱碳条件下存在的 CrO2 -4 的吸附需要 2 个活性位点,因此吸附效果也会减弱。 由此可见,酸性条件下有利于水热炭对 Cr(Ⅵ)离子的吸附,综合考虑酸污染等情况,以下实验溶液 pH 值选为 6。
190 ℃水热炭化柚子皮 12 h 制备了表面含有很多含氧官能团的介孔材料,且可以有效地去除溶液中Cr(Ⅵ)离子,其去除效果受吸附剂用量、pH 值、Cr(Ⅵ)初始质量浓度、吸附时间的影响;当吸附剂加入量0. 4 g,温度 35 ℃,pH = 6,吸附时间 90 min,对 50 mL Cr(Ⅵ)浓度为 50 mg·L - 1的去除率达到 99. 03% 。吸附动力学实验结果表明柚子皮水热炭的吸附过程较符合准二级吸附动力学模型;等温吸附实验结果表明,柚子皮水热炭对 Cr(Ⅵ)的吸附符合 Freundlich 模型。好了的详细介绍就为您介绍到这里了，感谢您的阅读，如需进一步了解它的特点，还有很多的相关信息还请您继续关注本公司的新闻动态。