活性炭吸附锌离子.doc

目录 摘要 11 引言 31.1重金属污染的来源、现状以及危害 31.1.1重金属污染的现状 31.1.2 重金属废水的来源 41.1.3 重金属废水的毒性 41.2 重金属废水的处理方法 51.2.1 化学法 61.2.2 物理法 71.2.3物理化学法 81.2.4 生物修复法 101.3 吸附基理 111.4 活性炭处理重金属的吸附平衡模式 121.4.1 Freundlich模式和Langmuir模式 121.5 表面络合模式 121.6固体表面的吸附作用 131.7等温吸附 151.8单分子层吸附理论 152吸附存在的影响因素 182.1温度的影响 182.2pH值的影响 182.3其他因素的影响 183 实验部分 193.1 实验试剂 193.2 实验仪器与设备 193.3实验方法 203.3.1溶液的配置 203.3.2 实验步骤 204 实验结果与讨论 214.1 温度的影响 214.2 pH的影响 224.3等温吸附曲线 234.4动力学测试 244.5对比试验 265结论与展望 275.1 结论 275.2 建议 275.3 展望 276参考文献 287致 谢 30II活性炭去除废水中锌离子的研究 摘要本文研究了Zn2+在活性炭上的吸附作用，以及环境条件对这种吸附作用的影响。

实验表明了所测试的离子与活性炭直接键合而被吸附本研究选取吸附法为研究方向，并选择传统而应用广泛的活性炭作为吸附剂，以展开活性炭吸附重金属离子的研究本研究采用配置好的硫酸锌溶液进行实验，分别进行了活性炭吸附锌离子的最适操作温度及最佳pH值的探究实验，且在最适温度及最佳pH值的条件下，进行了多组活性炭对不同初始浓度的ZnSO4溶液吸附实验实验表明，活性炭吸附重金属离子Zn2+的溶液最佳pH值为pH=6.9在溶液温度为室温时(25℃)，pH值为pH=6.9条件下，通过活性炭对多组不同初始浓度的ZnSO4溶液的不同吸附时间的实验发现，随着吸附时间的增加，活性炭的吸附量逐渐增大关键词：活性炭；重金属离子；吸附 Activated carbon to remove zinc ion in wastewater Abstract This paper studies the Zn2+ adsorption on activated carbon, and environmental conditions affect this adsorption. The experiments show that the test ion directly bonded activated carbon adsorption. This study selected assay for research direction, and select the traditional and widely used activated carbon as an adsorbent to expand the activated carbon adsorption of heavy metal ions. This study configured zinc sulfate solution experiments were carried out experiments to explore optimal operating temperature and the optimum pH value of the activated carbon adsorption of zinc ions, and under the conditions of the optimum temperature and optimum pH value, the multi-group activated carbon the ZnSO4 solution adsorption experiments for different initial concentrations of.The experiments show that the activated carbon adsorption of heavy metal ions Zn2+ solution pH optimum pH = 6.9. In the temperature of the solution at room temperature (25°C), the pH value of pH = 6.9 conditions under the experimental discovery of the type of adsorption time for the different initial concentrations of ZnSO4 solution, through the activated carbon as the adsorption time increases, the amount of activated carbon adsorption gradually increasing.Key words: adsorption; heavy metal ions; activated carbon1 引言1.1重金属污染的来源、现状以及危害1.1.1重金属污染的现状重金属一般是指密度大于4.5 g/cm3、原子序数在24以上的金属，主要包括铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、汞、钨、金、银等[1]。

随着我国科技的发展以及工业的进步，由重金属所引发的污染日益严重不仅表面水体存在着重金属污染，而且在土壤、湿地、农田中的重金属含量也超出国家标准仅以锌离子为例：锌对水生动物和鱼类的毒性比对温血动物和人大很多倍锌在土壤中富集，也会对人体和动物造成伤害用含锌污水灌溉农田对农作物 尤其对小麦影响较大过量的锌存在会使土壤失去活性，减少细菌数目，土壤中的微生物作用减弱我国规定生了饮用水的锌含量最多不得超过1.0mg/L，而工业废水中的锌以及它的化合物的最高排放浓度为5.0mg/L，而在车间的浓度不得超过5.0mg/L中国规定饮用水和生活用水都不得超过1.0mg/L，地面水中锌最高容许浓度为1.0mg/L，渔业用水中锌的最高容许浓度为0.1mg/L,工业废水中 锌及锌化合物的最高排放浓度为5.0mg/L,车间空气中氧化锌的最高容许浓度为5.0mg/m3美国规定灌溉用水中锌的最大容许浓度为5.0mg/L1.1.2 重金属废水的来源① 工业污染源重金属废水主要来自于电化学工业、原油工业、冶金工业、合成燃料工业和纺织工业例如选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水[2]等等。

② 城市污染源公路沥青，汽车排放的尾气，汽车轮胎和刹车里衬的机械磨损，损坏的高压汞灯、霓虹灯、日光灯，房屋装修中塑钢门窗、不锈钢等的切割、打磨[3]都会向环境引入重金属，另外我国对废旧电池的处理方法为掩埋式，就造成Hg、Pb、Cd、Mn等重金属进入环境，产生了二次污染1.1.3 重金属废水的毒性重金属废水是公认的对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，它有三大显著特点[4] ① 毒性强一般重金属产生毒性的范围在1.0-10mg/L之间，锡、汞等剧毒重金属的毒性浓度范围低至0.001-0.lmg/L② 持续性废水中的重金属无论采用何种处理方法都不能使之降解，只能改变其化合价和存在形式③ 富集性重金属经生物可大量富集，例如铜的富集倍数可达上万倍，这些富集的重金属通过食物链，最终进入人体，严重威胁着人体健康[5]1.2 重金属废水的处理方法目前，世界各国重金属废水处理方法主要有三类[6] ：第一类是通过化学法处理，包括中和硫化物沉淀法、化学还原、法沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、高分子重金属捕集剂法和电化学还原法等第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等。

第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等1.2.1 化学法包括化学沉淀法、化学还原法、电解法和高分子重金属捕集剂法等⑴ 化学沉淀法化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从溶液中去除包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水的方法，但是操作过程中需控制好pH值，尤其当废水中有多种重金属离子共存时，需严格控制，且要实行分段沉淀若废水中有卤素、氰根、腐殖质等有可能与重金属形成络合物的阴离子，需在中和前进行预处理当废水中含有较小颗粒时，需加入絮凝剂辅助沉淀生成与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，且处理后的废水一般不用中和其缺点是：硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体，硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染[6]铁氧体共沉淀法的主要原理为使铁离子和重金属离子产生氢氧化物沉淀，通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应，形成重金属离子–铁氧体该法形成的污泥化学稳定性较高，易于固液分离和脱水。

一般用来处理含Cr废水，也特别适用于含重金属离子的电镀混合废水[7]这种方法的优点是设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染，缺点为能耗较高，处理后盐度高，且处理的重金属种类有限 总之，化学沉淀法因为沉淀剂的加入容易造成二次污染，而且沉淀剂和环境条件都会影响出水质量，且对沉淀物的处理工艺要求很高，再利用价值不高[8]⑵ 电解法电解法是利用金属的电化学性质，使金属离子在电解时能从相对高浓度的溶液中分离出来，然后加以利用电解法的优点有去除率高、可回收利用重金属、无二次污染等，但其又有能耗大、不能处理较低重金属离子浓度的废水的缺点⑶ 高分子重金属捕集剂法重金属捕集剂能够结合重金属离子，生成稳定且难溶于水的金属螯合物有较高的反应速度，处理重金属废水时污泥沉淀快，含水率低，并具有良好的选择性，可将部分重金属离子与其他离子分离、可再利用回收，能解决传统化学法的不足，这样后续处理就能很方便，特别对废水中重金属含量低的废水，处理费用相对较低，但目前并没有大规模的运用到生产中1.2.2 物理法物理法即使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等。

⑴ 吸附法吸附法是利用吸附剂吸附溶存于废水中重金属离子的一种方法吸附法主要是以物理吸附和化学吸附为主吸附法因其材料便宜易得，成本低，去除效果好而一直受到人们的青睐传统的、应用得较多且技术较成熟的吸附剂为活性炭活性炭是一种非极性吸附剂，它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎与其他吸附剂相比，活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微孔，通常活性炭的比表面积高达500-17。