基于鉛鋅冶煉廢水中鉛和鎳吸收的改性活性炭吸附性探究

熊雪瑩

摘 要：在我國現(xiàn)有金屬資源利用階段，鉛、鋅一直是工程領(lǐng)域重要能源材料，且由于鉛鋅冶煉資源產(chǎn)量較大、具有一定毒害性，對(duì)于鉛鋅冶煉廢水中鉛、鎳的處理已成為現(xiàn)階段鉛鋅冶煉資源利用中面臨的主要難題。而活性炭對(duì)鉛元素、鎳元素具有一定的吸附作用。因此，本文采用浸漬法，制備了鉛/鎳混合改性活性炭催化劑，探究了改性前后活性炭吸附廢水中鉛、鎳性能。以期為鉛鋅冶煉廢水中鉛、鎳處理工作開展提供有效的理論參考。

關(guān)鍵詞：鉛鋅冶煉廢水;鉛;鎳;改性活性炭;吸附性試驗(yàn)

前言

在近幾年機(jī)械鍛造行業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，含鉛鋅冶煉廢液的鉛鎳任意排放，造成了嚴(yán)重的鉛污染問題，對(duì)周邊環(huán)境生態(tài)造成了威脅。這種情況下，如何有效控制、降低污水廢液中鉛、鎳含量，就成為現(xiàn)代污水處理過程中面臨的重要任務(wù)。而研究價(jià)格低廉、實(shí)用性強(qiáng)、適用范圍廣等特性的除鉛鎳技術(shù)，也成為當(dāng)期鉛鋅冶煉廢水模塊研究重點(diǎn)。因此，對(duì)鉛鋅冶煉廢水中鉛和鎳改性活性炭吸附性進(jìn)行適當(dāng)分析非常必要。

1.鉛鋅冶煉廢水中鉛和鎳改性活性炭吸附性試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

本次實(shí)驗(yàn)用儀器主要為ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、Seven MUlti型PH/電導(dǎo)率/離子綜合測試儀、DHG-9155A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、SHZ-90水浴恒溫振蕩器及一次性注射器、電子天平、坩堝、0.45μm水系微孔濾膜等。

本次實(shí)驗(yàn)用試劑為實(shí)驗(yàn)室自配模擬廢水，配置廢水中所含鉛離子濃度為15μg/L，所含鎳離子濃度為150μg/L。除此之外，本次實(shí)驗(yàn)用試劑還包括市售活性炭、UP水、分析純十二烷基苯磺酸鈉及標(biāo)準(zhǔn)鉛、鎳溶液（1000.0mg/L）、氯化鐵、四氯化鈦、硝酸。

1.2改性活性炭制備

稱取15.0g黑色粒狀活性炭，用10%硝酸活化24*60min。待活性炭活化完畢，用去離子水持續(xù)沖洗、過濾，直至水溶液PH測試為中性。隨后調(diào)節(jié)DHG-9155A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱溫度至110℃，干燥8*60min。將已活化活性炭分成三份，分別加入氯化鐵、四氯化鈦及兩者混合溶液中。搖勻靜置24*60min。將反應(yīng)后改性活性炭轉(zhuǎn)移至DHG-9155A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，調(diào)節(jié)DHG-9155A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱溫度至90.0℃，持續(xù)干燥12*60min，烘干后，將樣品轉(zhuǎn)移至坩堝內(nèi)。并調(diào)節(jié)馬弗爐溫度至350℃，持續(xù)焙燒3.5*60min。將所得樣品放置烘房內(nèi)備用[1]。

1.3改性活性炭對(duì)鉛、鎳離子吸附性能研究

稱取一定量改性活性炭、未改性活性炭，量取兩份250mL模擬含鉛鎳廢液，加入到500mL具塞三角瓶內(nèi)，分別投入改性活性炭、未改性活性炭。在水浴條件下調(diào)節(jié)溶液PH至中性。隨后采用水浴振蕩批量處理法，以130r/min的速度振蕩反應(yīng)，在搖床上吸附一定時(shí)間后，用0.45μm水系微孔濾膜過濾溶液。

首先，不同吸附劑量與改性活性炭鉛、鎳吸附能力間關(guān)系分析。采用電子天平分別稱取0.010g、0.012g、0.015g、0.025g、0.055g改性活性炭。依次加入到250mL實(shí)驗(yàn)室制鉛鎳廢水中，放置到超聲儀內(nèi)超聲10min。隨后采用Seven MUlti型PH/電導(dǎo)率/離子綜合測試儀，利用10%氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH至7.0，以125rpm速度振蕩，在溫度為22℃環(huán)境下水浴反應(yīng)24*60min。并采用0.45μm水系微孔濾膜過濾溶液。

其次，不同溫度與改性活性炭鉛、鎳吸附能力間的關(guān)系。采用電子天平分別稱取0.010g改性活性炭。依次加入實(shí)驗(yàn)室制鉛鎳廢水150mL，超聲10min。隨后采用Seven MUlti型PH/電導(dǎo)率/離子綜合測試儀，利用10%氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH至7.0，以125rpm速度振蕩，分別在18℃、22℃、35.0℃、45.0℃、50.0℃中水浴反應(yīng)。并在0.45μm水系微孔濾膜過濾溶液后，對(duì)廢水中鉛離子、鎳離子濃度進(jìn)行分析。

再次，吸附時(shí)間與改性活性炭吸收鉛、鎳離子能力間的關(guān)系。稱取五份0.01g改性活性炭，分別加入250mL實(shí)驗(yàn)室制鉛鎳廢水，超聲10min后，以溶液原定酸堿度7.0為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行PH調(diào)節(jié)。同時(shí)以125rpm水浴震蕩，依次反應(yīng)0h、2h、5h、16h、24h后，采用0.45μm水系微孔濾膜過濾溶液，對(duì)實(shí)驗(yàn)室制鉛鎳廢水中鉛離子、鎳離子濃度進(jìn)行分析[2]。

最后，溶液酸堿度的影響。采用電子天平稱取五分0.01g改性活性炭，在1.5mol/L稀硫酸溶液中，依次調(diào)節(jié)混合液PH至1.5、3.0、4.5、5.0、7.5，在超聲儀內(nèi)反應(yīng)10min，以125rpm速度振蕩，室溫下水浴反應(yīng)24*60min。經(jīng)0.45μm水系微孔濾膜過濾后，對(duì)溶液中鉛、鎳離子濃度進(jìn)行測定。

2.鉛鋅冶煉廢水中鉛和鎳改性活性炭吸附性試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1鉛鋅冶煉廢水中改性活性炭鉛吸附能力研究結(jié)果

如表1所示，隨著吸附劑濃度的增加，鉛鋅冶煉廢水中含鎳離子濃度隨著改性活性炭量的增加逐步降低。在吸附劑量為25mg時(shí)，鉛鋅冶煉廢水中含鎳離子去除率達(dá)到最高;鉛鋅冶煉廢水中含鎳離子濃度不隨溫度的變化而變化，可直接選擇室內(nèi)溫度作為反映溫度;鉛鋅冶煉廢水酸堿度對(duì)改性活性炭吸附性具有較大的影響。在鉛鋅冶煉廢水酸堿度為1-5時(shí)，改性活性炭鎳離子去除率較低[3]。在鉛鋅冶煉廢水酸堿度為7時(shí)，改性活性炭去除率較高，因此，可選擇PH為7作為實(shí)驗(yàn)酸堿度。

2.2鉛鋅冶煉廢水中改性活性炭鎳吸附能力研究結(jié)果

由圖2可知，隨著吸附劑量的增加，吸附后鉛鋅冶煉廢水中鉛離子濃度逐步降低，在吸附劑量上升到25mg以上時(shí)，溶液中鉛離子被完全吸附;鉛離子去除率與改性活性炭反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度沒有較大聯(lián)系，表明改性活性炭吸附鉛鋅冶煉廢液中鉛離子為快速反應(yīng)至平衡過程。因此，可選擇60h作為改性活性炭反應(yīng)時(shí)間、室溫為反應(yīng)溫度;鉛鋅冶煉廢棄溶液酸堿度為7時(shí)改性活性炭吸附量達(dá)到最大值[4]。

3.總結(jié)

綜上所述，改性活性炭對(duì)于鉛鋅冶煉廢液中鉛離子、鎳離子具有較好的吸附能力。改性活性炭吸附劑用量與其對(duì)鉛、鎳吸附效率呈正比;溶液PH達(dá)到7時(shí)，改性活性炭吸附量達(dá)到最大值，與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間沒有較大聯(lián)系。因此，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員可采用室溫為反應(yīng)溫度，設(shè)計(jì)反應(yīng)時(shí)間為1h，溶液酸堿值為7.0。

參考文獻(xiàn)：

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