工业含镉废水的排放是我国当前镉废水的主要来源,且其对于水资源的污染十分严重。我国对于工业废水中镉废水的高排放质量浓度设定为0.1mg/L-1,目前却很难有企业达到废水排放标准,也就造成了镉废水处理问题的日益严重化。在镉废水的处理中,主要有化学法、物理法和微生物法3种。其中,利用脱灰煤基活性炭吸附法处理含镉废水属于物理法中的一种,具有环保性,且安全可靠。
1、实验设计
在活性炭吸附处理含镉废水中,可以根据溶液内离子吸附前后的浓度差计算出活性炭的吸附效果,以此作为理论依据,处理含镉废水。
1.1 材料与仪器
本次实验中,选取活性炭E1,进行样品过筛,得到30目(613mm)活性炭。再对活性炭进行氧化,得到脱灰煤基活性炭。再准备1000mg/L溶液备用,作为含镉废水备用。
原子吸收光谱仪,原子吸收分光光度计,镉空心阴极灯,紫光分光光度计,电热恒温水浴锅,天平,pH计,干燥箱,滴管,容量瓶,移液管1支,抽滤瓶,漏斗,温度计,电路,烧杯和滤纸若干。
1.2 实验方法
1)镉离子测定:将准备好的溶液用原子吸收的方式,在波长为220.0nm的状态系测试其吸光度,并由相关曲线求出其浓度。
2)活性炭吸附容量测定:取100mL镉溶液和pH计到烧杯中,取一定量的活性炭,将温度设置到吸附温度后,抽滤,测定滤出液体的pH值和镉离子浓度,并计算出活性炭吸附容量。
3)吸附速度测定:取一定量的活性炭,放置到镉溶液中,测定镉溶液中活性炭的浓度,采用时间对比的方式画出吸附速度曲线。
1.3 活性炭吸附测定
1)表面酸度测量:取0.5g活性炭+20mLNaOH放于烧瓶中,于80℃之下加热6h,再与未用过的NaOH进行对比。
2)再生测量:取0.2g活性炭,借助不同的再生剂对其进行再生,待一定的时间后进行洗涤烘干,再进行第2次吸附。保证外部环境一定的情况下,观察对比第1次、第2次的吸附效果,并以此计算吸附量和再生率。
2、实验数据处理
2.1 吸附量计算
式中:Q0代表了溶液大吸附量;Ce代表了活性炭处理后剩余的浓度;q代表了活性炭的吸附量;K代表常数。
2.2 吸附速度计算
吸附速度是溶质扩散到炭表面的速度,从而占领炭表面空隙的时间。在溶液的吸附速度计算中,通过对吸附浓度、时间等数据的掌握,可以计算出吸附速度,见公式(2)。
3、脱灰煤基活性炭吸附处理含镉废水
3.1 活性炭吸附效果
标准曲线图如图1所示。3.2 各因素对吸附能力的影响
3.2.1 吸附时间对活性炭吸附能力的影响
活性炭在吸附镉离子时,常常会收到孔结构、碳量等影响,从而影响吸附时间。根据相关调查,活性炭在吸附镉离子时,刚开始比较快,随着时间的延长,吸附量变化不大,其吸附平均时间以3d佳,如表1所示。
3.2.2 活性炭用量对吸附能力的影响
相同的溶液,随着活性炭的增加,其浓度降低,且镉离子也减少。在活性炭吸附镉离子中,可以通过适当增加活性炭的用量,保证污水处理。在本次实验中,选取0.2g活性炭。结果见表2。
3.2.3 pH对吸附能力的影响
在活性炭的吸附中,其主要原理是物理吸附。但也有因为活性炭表面氧化物的原选择化学吸附的。吸附量与pH值关系见图2。
据相关资料报道,活性炭在吸附镉离子时,其合适的pH值为5。在本次实验中,当pH