目前，含镉废水的处理方法有化学沉淀法、离子交换法、吸附法、电解法和膜分离法等，这些处理方法均存在不同程度的缺点，如化学沉淀法易造成水体二次污染，离子交换法成本高，电解法能源消耗大，膜分离法易造成膜污染堵塞等。

活性炭吸附法处理含镉废水操作工艺简便、吸附剂可再生，因此成为废水处理方面极具应用价值的方法。为进一步提高该方法的处理效率，以废水中镉的去除率作主要指标，在单因素实验的基础上，采用响应面分析法对废水中镉的的去除工艺进行优化，以期为镉污染废水的处理工作提供理论参考依据。

1、材料与方法

1．1 材料与试剂

供试材料：取自广西南丹某工厂车间废水。经测定可知供试废水中的pH值6.75，镉的浓度为25.1mg/L。

活性炭。高氯酸、过氧化氢、盐酸等。Cd标准储备液(购自环境保护部标准样品研究所)。

1．2 仪器与设备

pinAAde900T原子吸收分光光度计；Mars6微波消解仪；ZD－85型恒温振荡器等。

1．3 实验方法

1．3．1 活性炭处理废水的方法

量取100mL含镉废水到锥形瓶中，加入一定量活性炭，放入恒温振荡器中振荡，一定时间后取出。对滤液进行微波消解后测定其中镉离子浓度。

1．3．2 废水中镉的测定方法

废水中镉浓度的测定方法参考国标(GB/T7475－87)《水质铜、锌、铅、镉的测定原子吸收分光光度法》进行。

1．3．3 单因素实验

(1)分别量取100mL取自广西南丹某工厂车间的含镉废水(25.1mg/L)于5个锥形瓶中，分别加入0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g活性炭，于30℃恒温振荡器中振荡1h，对滤液进行微波消解后测定其中镉离子浓度，由此确定活性炭佳加入量。

(2)分别量取100mL含镉废水(25.1mg/L)于5个锥形瓶中，加入1.5g活性炭，分别于20℃、30℃、40℃、50℃、60℃条件下振荡1h，对滤液进行微波消解后测定其中镉离子浓度，由此确定佳处理温度。

(3)分别量取100mL含镉废水(25.1mg/L)于5个锥形瓶中，加入1.5g活性炭，于30℃恒温条件下分别振荡0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h，对滤液进行微波消解后测定其中镉离子浓度，由此确定佳处理时间。

1．3．4 优化实验设计

在单因素实验的基础上，根据Box－Behnken中心组合实验设计原理，选取活性炭用量、处理温度、处理时间这三个对废水中镉去除率较为显著的三个因素，采用三因素三水平的响应面分析方法优化处理工艺。实验设计如表1所示。

2、结果与分析

2．1 单因素实验结果

2．1．1 活性炭用量对去除率的影响

由图1可知，随着活性炭用量的增加，废水中镉的去除率也随之增加，当活性炭投放量为1.5g时，镉的去除效率较高，之后随着活性炭用量的继续增大，废水中镉的去除率变化不明显。这是因为随着活性炭用量的增加，活性炭总的表面积增大，而废水中镉的浓度是一定的，且受到水体中各种其他条件的影响，在废水中镉的吸附达到一定量时，继续增加活性炭的投放，镉的去除率变化不大。考虑到实际工程中的成本开销与工程量，因此选用活性炭投放量为1.5g为适用量。

2．1．2 温度对去除率的影响

由图2可知，随着温度的持续增加，废水中镉的去除率有所下降，这是因为活性炭对金属离子的吸附行为属于放热过程，温度不断升高将不利于吸附的进行，考虑到夏季室温容易实现，因此选择30℃为较适温度。

2．1．3 时间对去除率的影响

由图3可知，随时间的增加，废水中镉的去除率也随之增加，当时间为1.5h时，废水中镉的去除率达到大，继续增加时间对去除率的影响不大，这是因为活性炭的吸附已经达到平衡，继续增加处理时间对镉的去除率影响不大，从操作简便方面考虑，因此选择1.5h为适时间。

2．2 响应面法实验设计与结果分析

2．2．1 优化实验设计及结果

以去除率为响应值(Y)，响应面实验设计与实验结果见表2。应用DesignExpert软件，对表2中的数据进行多元回归拟合，可得废水中镉的去除率对活性炭用量、温度和时间的二次多项回归方程为：Y=97.41+2.00A－1.56B+1.26C－1.81AB－0.46AC+1.70BC－7.12A2－5.35B2－4.11C2。式中，A为活性炭用量，g；B为温度，℃；C为时间，h。