纳米磁性壳聚糖对腐殖酸和重金属离子混合吸附研究

纳米磁性壳聚糖对腐殖酸和重金属离子混合吸附研究
纳米磁性壳聚糖对腐殖酸和重金属离子混合吸附研究

收稿日期:2012-08-

09作者简介:肖玲(1964-)

,女,教授,主要从事再生资源化学生物学研究,E-mail:XL9119@public.wh.hb.cn.文章编号:1671-8844(2012)06-0855-

05纳米磁性壳聚糖对腐殖酸和重金属离子混合吸附研究

肖玲,马珊

(武汉大学资源与环境科学学院,湖北武汉 430079

)摘要:研究了纳米磁性壳聚糖吸附剂对腐殖酸的吸附性能和重复使用性能,分析了腐殖酸存在的条件下对Cu2+

、Pb2+、Cd2+

三种重金属离子吸附的影响及机理.实验结果表明:该吸附剂对腐殖酸吸附的最佳pH值为1

1,饱和吸附量为292mg/g

;吸附速度快,15min可达吸附平衡;经5次吸附后,保留了初次吸附量的60%,具有一定的可再生性和重复使用性.同时,该吸附剂吸附腐殖酸后仍可对Cu2+、Pb2+、Cd2+产生吸附作用,较单独吸附时Cu2+

、Pb2+的吸附量有所降低,而Cd

2+

的吸附量则有大幅提高.关键词:磁性壳聚糖;纳米粒子;吸附;金属离子;腐殖酸中图分类号:O 

647.3 文献标志码:AAdsorption prop

erties of magnetic chitosan nanoparticlefor humic acid and heavy 

metal ionsXiao Ling

,MA Shan(School of Resources and Environmental Sciences,Wuhan University

,Wuhan 430079,China)Abstract:The adsorption property 

of magnetic chitosan nanoparticle for humic acid and metal ions werestudied.The adsorption performance of the absorbent on metal ions(Cu2+,Pb2+and Cd2+

)were affectedby the presence of humic acid.The experimental results show that the highest adsorption capacity 

of 292mg/g for humic acid is obtained at pH=11.The adsorption equilibrium was arrived in 15min.The ad-sorption capacity for humic acid remained 60%of the initial adsorption capacity after being 

used five times.Furthermore,the Fe3O4-

chitosan particles could be used to absorb metal ions after adsorption of humicacid.Compared with the results of metal ions alone adsorption,the adsorption capacities for Cu2+and Pb2+

were decreased while the adsorption capacity for Cd2+

was greatly 

increased after adsorption of humic acid.Key 

words:magnetic chitosan;nanoparticle;adsorption;metal ions;humic acid 腐殖酸(

HA)是自然界动植物残体经腐烂分解后的产物,是一种复杂的天然大分子有机质,是天然水体中有机物质的主要成分之一,

其浓度范围从地下水的20μg/L到地表水的30mg

/L[1]

.腐殖酸分子内含有的羰基、

羧基、醇羟基和酚羟基等多种活性官能团可与许多金属离子发生相互作用,形成稳定的螯合物,

使水中金属离子和微量元素的含量下降[2,3]

.然而,腐殖酸本身是一种污染物,限制了直接将其作为吸附剂加以利用[4].

一般水源中腐殖酸的含量在10mg/L左右,占水中总有机物的50%~90%,

含量愈高,水质状况愈差.水体中的腐殖酸类物质是卤化副产品的重要前驱物,极易在加氯过程中形成消毒副产品DPBS和三卤甲烷类致癌物质

THMs[5]

因此,寻找一种同时处理水体中的溶解性腐殖酸和重金属离子的技术显得极其重要.

壳聚糖分子链中含有反应性基团—NH2、—OH,可作为吸附剂、絮凝剂、离子交换剂等,用于

染料废水脱色、工业废水处理、重金属离子回收、饮用水净化、

氨基酸和蛋白质的分离和回收等方面[6,7].

壳聚糖在废水处理中具有无毒、可回收、不产生二次污染、生物降解性好等独特优势.采用原位共沉淀法制备的纳米磁性壳聚糖吸附剂则兼具壳聚

武汉大学学报(工学版)第45卷

糖、纳米粒子和磁性四氧化三铁的性质,易于磁场分

离,具有吸附量大、平衡快、操作简单、可重复使用等

特点.本文主要研究了该吸附剂对腐殖酸的吸附特

性,并分析了腐殖酸存在的条件下对Cu2+、Pb2+、

Cd2+三种重金属离子吸附的影响及机理,为其在天

然水体中处理腐殖酸和重金属离子的应用提供理论

基础.

1 实验部分

1.1 主要原料与仪器

壳聚糖:脱乙酰度90.0%,重均分子量1.6×

104,浙江玉环金壳有限公司提供;腐殖酸:上海巨枫

化学科技有限公司提供;Cu(NO3)2·3H2O;Pb

(NO

3)

;Cd(NO

·4H

2O

;其他试剂均为市售分

析纯试剂,使用前未经任何处理.

主要仪器:UV-9100紫外可见分光光度计(北京瑞利分析仪器公司);TAS-990原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司).

1.2 纳米磁性壳聚糖吸附剂的制备

制备纳米磁性壳聚糖吸附剂[8],将200ml0.25%的壳聚糖醋酸(V/V 0.25%)溶液加入3口烧瓶中,氮气保护下,加入44ml的混合铁盐(FeCl3·6H2O:7.2g、FeCl2·4H2O:2.92g)溶液,剧烈搅拌下缓慢滴加40ml 28%的氨水,40℃反应20min后,升温至60℃,滴加一定量的环氧氯丙烷,恒温5h,反应结束后用0.5%的醋酸溶液和蒸馏水浸泡冲洗至中性,磁场分离得磁性壳聚糖.

1.3 腐殖酸吸附实验

用HCl和NaOH调节腐殖酸溶液的pH值为11~14,取已知浓度和pH值的腐殖酸溶液20ml置于若干个50ml锥形瓶中,放入摇床中恒温至25℃,再分别加入0.010 2g(干重)纳米磁性壳聚糖吸附剂,振荡吸附(转速为150r/min),按预定的时间取样,磁场分离,取上层清液,用紫外可见分光光度计在腐殖酸的最大吸收波长处(400nm)测定吸光度,计算吸附量Qe(mg/g)和去除率E(%):

Qe=(C0-Ce)V/W(1)

E=(C0-Ce)×100/C0(2)式中:C0和Ce分别为吸附前和吸附达平衡后上清液中腐殖酸的质量浓度,mg/L;V为吸附溶液的体积,L;W为吸附剂的质量,g.

1.4 吸附剂的再生和重复使用

将吸附过腐殖酸的吸附剂用0.5mol/L的NaOH溶液洗脱,用蒸馏水冲洗,再用0.5%的HAc溶液浸泡活化,最后用蒸馏水洗至中性.磁场

分离后,再次吸附腐殖酸溶液,重复同样操作,计算吸附量Qe.

1.5 混合吸附

取最佳pH值下的不同浓度的腐殖酸溶液20ml,分别置于50ml锥形瓶中,加入0.010 2g(干重)纳米磁性壳聚糖吸附剂,然后放入恒温摇床中振荡(转速为150r/min,25℃)至吸附平衡.磁场分离,倾倒上层清液后,再分别加入pH值为4的金属离子(Cu2+、Pb2+、Cd2+)溶液20ml,在恒温摇床中振荡(转速为150r/min,25℃)至吸附平衡.磁场分离,取上层清液,用火焰原子吸收分光光度计在金属离子的特征谱线处(Cu2+ 324.8nm;Pb2+ 283.3nm;Cd2+ 228.8nm)测定其吸光度,计算该吸附剂对金属离子的饱和吸附量Qe(mmol/g).

2 结果与讨论

2.1 pH值对吸附性能的影响

当腐殖酸的初始浓度为200mg/L时,pH对腐殖酸吸附量的影响如图1所示,从图1可以看出,随着pH值的升高,吸附剂对腐殖酸的吸附量明显降低,在pH=11时具有最大的吸附量为178mg/g.主要是因为在偏酸性溶液中,腐殖酸离子化程度低,聚集形成链状或球状大分子量胶体物质,呈不溶状态[9].在碱性条件下腐殖酸多以酸根离子形式存在,分子间形成的胶体被破坏,离子化程度变高,呈溶解状态,可与壳聚糖上的—NH2产生配位作用[10].而随着pH值的升高,壳聚糖则大量以沉淀的形式析出,分子中的—NH2、—OH失去反应活性

图1 溶液pH值对腐殖酸吸附性能的影响

2.2 初始浓度对吸附性能的影响

当吸附剂用量一定,在最佳pH=11的条件下,腐殖酸的初始浓度对吸附量和去除率的影响如图2所示.随着腐殖酸初始浓度的增大,腐殖酸分子的扩散动力加强,导致吸附剂对腐殖酸的平衡吸附量也随之增加,而去除率则随之降低,饱和吸附量Qo达292mg/g.

将图2中腐殖酸的吸附平衡数据进行Lang-

658

 第6期肖玲,等:

纳米磁性壳聚糖对腐殖酸和重金属离子混合吸附研究

图2 腐殖酸的初始浓度对吸附性能的影响

muir和Freundlich线性拟合,拟合结果如图3所示.用Langmuir吸附等温公式对腐殖酸吸附拟合的线性相关系数为0.998 3,用Freundlich吸附等温公式拟合的线性相关系数为0.987 3.因此,腐殖酸对Langmuir公式的符合程度更好,说明该吸附属于单分子层的化学吸附

图3 腐殖酸的Lang

muir和Freundlich线性拟合曲线2.3 吸附时间的影响

当腐殖酸的Co=200mg/L、pH=11时,吸附剂对腐殖酸的吸附动力学特征曲线如图4所示.由图4可知,吸附量随时间变化比较显著,在一定时间后趋于一定值,

达到吸附平衡.纳米磁性壳聚糖吸附剂吸附腐殖酸的速率很快,15min即可达到吸附平衡

图4 吸附剂对腐殖酸的吸附动力学特征曲线

将图4中腐殖酸在25℃下的吸附实验数据进行一级动力学和二级动力学线性拟合,拟合结果如图5所示.二级动力学模型能很好地拟合吸附动力

学的实验数据(R>0.999 

9),且平衡吸附容量的实验值(Qe,exp=178.7mg/g)和二级动力学模型的计算值(Qe,cal=181.4mg/g)较为吻合,表明该吸附由表面反应过程所控制,

而非吸附质扩散过程控制,即腐殖酸的吸附只在磁性壳聚糖吸附剂的表面,向吸附剂颗粒内的扩散很少

图5 腐殖酸的一级和二级动力学线性拟合曲线

2.4 吸附剂的再生和重复使用性取Co=200mg/L、pH=11的腐殖酸溶液200ml,加入吸附剂0.102g(干重),25℃振荡至吸附平

衡.经再生后再次用于吸附,重复5次,结果如表1所示.5次吸附后,仍保留了初次吸附量的60%.说明该纳米磁性壳聚糖吸附剂具有良好的重复使用性.

表1 吸附剂的再生性能

吸附质

保留吸附量/%

1 2 3 4 5腐殖质

100 

94 

81 

73 

60

2.5 混合吸附

当腐殖酸溶液中Co=

100、200、800mg/L,pH=11时,吸附剂对Cu2+、Pb2+、Cd

2+

饱和吸附量的影响如图6所示,饱和吸附量的变化如表2所示.随着腐殖酸的初始浓度依次减小,吸附剂对Cu

2+

、Pb2+、Cd2+

的饱和吸附量逐渐增大.但是,当腐殖酸存在时,吸附剂对Cu2+、Pb2+

的吸附量较吸附剂单独吸附Cu2+、Pb2+时有所减少;而吸附剂对Cd

2+

的吸附量较单独吸附时则大幅提高.

表2 混合吸附中吸附剂对金属离子的饱和吸附量

mmol/g

腐殖酸的初始浓度/(mg

·L-1)Cu2+

Pb

2+

Cd

2+

0 4.983 2.158 0.268100 

2.044 1.625 1.191200 1.561 1.403 0.722800 

0.837 1.023 0.

618 当腐殖酸溶液的初始浓度分别为1

00、200、800mg

/L时,吸附剂对腐殖酸的吸附达到其饱和吸附7

58

武汉大学学报(工学版)第45

图6 腐殖酸的初始浓度对金属离子饱和吸附量的影响

量的40%、60%和100%.此时,腐殖酸通过化学吸附优先占据壳聚糖表面的吸附点位,

吸附剂的表面特性因覆盖有机物而得到修饰[11]

而金属离子在溶液中的降低,

是壳聚糖对金属离子的吸附、金属与吸附在壳聚糖表面上的腐殖酸的作用[12].

一般认为腐殖酸类物质对金属离子的吸附主要是通过离子交换、络合和表面吸附等作用,其中前二者是主要的.当pH<1.6时,腐殖酸中活性羧基、酚羟基的H被质子化,可以形成对金属作用较强的离子交换中心;当pH>1.

6时,腐殖酸中呈电负性的羧基、酚羟基可与过渡金属及某些重金属的二价金属离子形成配位化合物

[13-

14].

研究表明[15]

,腐殖酸与金属离子配位程度取决于以下内因:金属离子与特定点位的亲和力;

立体化学因素,即点位容纳金属离子空间大小;

点位的化学环境.当腐殖酸存在时,吸附剂对Cu2+、Pb

2+

吸附量影响的机理可能为:1)腐殖酸占据了壳聚糖表面对Cu2+

、Pb2+

同样有吸附作用的结合位点;2)溶液中

游离态的Cu2+、Pb

2+

被腐殖酸分子吸附后发生桥联作用,使腐殖酸分子间键连成更大的分子集合体,对

Cu2+、Pb

2+

接近壳聚糖吸附位点产生了空间阻碍,从而降低了吸附剂对Cu2+、Pb2+的吸附能力[14]

.而腐殖酸的存在则可大幅提高吸附剂对Cd

2+

的吸附量,其原因可能为:1)吸附于壳聚糖表面的腐殖酸中呈电负性的羧基、酚羟基可与Cd2+

形成配位化合

物,结合形式如图7所示;2)未被腐殖酸覆盖的吸附点位—NH2对Cd2+

仍然具有配位作用,

两者协同效应导致Cd

2+的吸附量出现了增加[10]

由此可以推断,Cd-腐殖酸的配位作用>Cd-壳聚糖的配位作用,Cu和Pb则反之.

3 结论

采用原位共沉淀法制备的纳米磁性壳聚糖吸附

图7 腐殖酸与Cd

2+

的配位作用剂对腐殖酸吸附的最佳pH值为11,饱和吸附量为292mg/g,吸附速度快,15min可达吸附平衡,经5次吸附后,仍保留了初次吸附量的60%,说明该吸附剂对腐殖酸具有良好的吸附性能,且有一定的可再生性和重复使用性.

纳米磁性壳聚糖吸附剂对腐殖酸吸附后仍可对

Cu2+、Pb2+、Cd2+产生吸附作用,较单独吸附,Cu2+、Pb2+的吸附量有所降低,而Cd

2+

的吸附量则有大幅提高,其主要原因可能是壳聚糖、腐殖酸对不同金属离子配位能力的差异所造成的.因此,该吸附剂可望用于含腐殖酸和重金属离子的天然水体的处理及修复.参考文献:

[1] 唐森本,

葛碧洲,王治伦.天然饮用水腐殖物质的研究[J].环境保护,1994,11:34-

36.[2] 王海涛,

朱琨,魏翔,等.腐殖酸钠和表面活性剂对黄土中石油污染物解吸增溶作用[J].安全与环境学报,2004,4(4):52-

55.[3] 李芙蓉.

天然饮用水源中腐殖质的去除[J].工业安全与环保,2002,28(7):8-

9.[4] Baker H,Khalili F.Analy

sis of the removal of lead(II)from aqueous solutions by adsorption onto insolu-bilized humic acid:temperature and pH dependence[J].Analytica Chimica Acta,2004,516(19):179-186.[5] 于祚斌,

蔡心培,周英田.五种消毒剂消毒饮用水后形成三卤甲烷的研究[J].中国给水排水,1994,10(4):4-7.[6] 彭军,

周美华.壳聚糖为基质的染料亲和吸附剂对重金属离子的吸附平衡及动力学研究[J].上海化工,2007,32(11):22-

25.[7] 周金波,

袁毅桦,贾德民.壳聚糖及其共聚物吸附Cu2+、Zn2+

动力学研究[J].环境科学与技术,2008,31

(1):33-

36.[8] Li W,Xiao L,Qin C Q.The characterization and ther-

mal investigation of chitosan-Fe3O4nanoparticles syn-thesized via a novel one-step modifying process[J].Journal of Macromolecular Science,Part A:Pure 

and8

58

 第6期肖玲,等:纳米磁性壳聚糖对腐殖酸和重金属离子混合吸附研究

Applied Chemistry,2011,48:57-64.

[9] 王津南,李爱民,张波,等.胺基修饰大孔树脂对腐殖酸的吸附研究[J].离子交换与吸附,2008,24(1):33-39.[10]Rangel-Mendez R,Monroy-Zepeda R,Leyva-ramosE,et al.Chitosan selectivity for removing cadmium

(II),copper(II),and lead(II)from aqueous phase:pH and organic matter effect[J].Journal of Hazardous

Materials,2009,162:503-511.

[11]耿安朝,章申.稀土元素与腐殖酸在水合氧化铁体系中的吸附机制[J].暨南大学学报(自然科学版),2006,24

(1):96-102.[12]郝红英,何孟常,林春野.腐殖酸对蒙脱石吸附镉离子的影响机理研究[J].水土保持学报,2007,21(4):177-

180.

[13]余贵芬,蒋新,吴泓涛,等.镉铅在粘土上的吸附及受腐殖酸的影响[J].环境科学,2002,23(5):109-112.

[14]Yanw L,Bai R.Adsorption of lead and humic acid onchitosan hydrogel beads[J].Water Research,2005,39:688-698.

[15]耿安朝,章申.腐殖酸与稀土元素的结合点位及其表征研究[J].厦门大学学报(自然科学版),2006,45(2):

檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾

238-242.

(上接第793页)

[5] Browne F X.Standard Handbook of EnvironmentalEngineering[M].New York:McGraw-Hill PublishingCo.,1990:759.

[6] 胡雪涛,陈吉宁,张天柱.非点源污染模型研究[J].环境科学,2002,23(3):124-128.

[7] 武汉市统计局.武汉统计年鉴2003-2009[M].北京:中国统计出版社,2004-2010.

[8] 赵剑强.城市地表径流污染与控制[M].北京:中国环境科学出版社.2002.

[9] Congalton R G,Mead R A.A quantitative method totest for consistency and correctness in photo interpre-

tation[J].Photogrammetric Engineering and RemoteSensing,1983,49:69-74.

[10]Congalton R G,Oderwald R G,Mead R A.AssessingLandsat classification accuracy using discrete multiva-

riate analysis statistical techniques[J].Photogrammet-

ric Engineering and Remote Sensing,1983,49:1671-

1678.

[11]Naesset E.Use of the weighted Kappa coefficient in

classification error assessment of thematic maps[J].International Journal of Geographical Information Sys-

tems,1996,10(5):591-604.

[12]Robert L B,Dale J P.Coefficient Kappa:some uses,misusesand alternatives[J].Educational and Psycho-

logical Measurement,1981,41:687-699.

[13]William D H,Carl W R.Correct formulation of theKappa coefficient of agreement[J],PhotogrammetricEngineering and Remote Sensing,1987,53(4):421-

422.

[14]Robert A M,Rik L.Comparing global vegetationmaps with the Kappa statistic[J].Ecological Model-

ing,1992,62:275-293.

[15]Stehman S V.Comparing thematic maps based on mapvalue[J].International Journal of Remote Sensing,1999,20(12):2347-2366.

[16]陈玲.土地利用更新调查中遥感图像分类的方法和精度对比的研究[D].太原,太原理工大学,2010:21.

生物吸附法去除重金属离子的研究进展

生物吸附法去除重金属离子的研究进展 摘要:本文主要对生物吸附去除重金属离子污染的研究现状进行了综合评述。 首先,介绍了重金属污染的危害和传统去除重金属离子的技术存在的局 限性,指出生物吸附法作为新兴的处理方法的优势;然后,讨论了生物 吸附剂的来源及特点,生物吸附重金属的机理研究,影响重金属生物吸 附的因素以及重金属离子的解析;最后,展望了生物吸附在去除重金属 离子的前景,也提出了其存在的局限性。 1前言 重金属一般指密度大于4.5克每立方厘米的金属,如铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)等。这些难降解的重金属随工业废水的超量排放对环境构成威胁,通过食物链在生物体富集,破坏生物体正常代活动,危害人体健康。自从日本发生轰动世界的水俣病(汞中毒)和痛疼病(镉中毒)后,如何治理重金属废水,已经受到科学家们的普遍关注[1]。因此,有效地处理重 金属废水、回收贵重金属已经成为当今环保领域和食品安全领域中重要的课题。 目前处理含重金属废水的方法主要有化学沉淀、溶解、渗析、电解、反渗透、蒸馏、树脂离子交换与活性炭吸附等。各种方法的优缺点如表一所示. 表1 去除重金属离子传统技术[2] Table 1 Conventional technologies for heavy metal removal 处理方法优点缺点 化学沉淀和 过滤简单、便宜对于高浓度的废水,分离困难效果较差,会产 生污泥 氧化和还原无机化 需要化学试剂生物系统速率慢 电化学处理可以回收金属价格较贵 反渗透出水好,可以回用 需要高压膜容易堵塞价格较贵 离子交换处理效果好,金属可以回 收 对颗粒物敏感 树脂价格较贵 吸附可以利用传统的吸附剂 (活性炭) 对某些金属不适用 蒸发出水好,可以回用 能耗高价格较贵产生污泥

几种吸附材料处理重金属废水的效果

摘要:用室内分析的方法研究了几种吸附材料对含铬、铜、锌、铅的废水的吸附处理效果。结果表明,在几种吸附材料中,以活性炭的吸附量和去除率比较高,且吸附量随废水中重金属含量的降低而减小,除铬外,其他离子的去除率则以低浓度时比较高。所有吸附材料均对铅的吸附量比较大,改性硅藻土和改性高岭土对重金属的吸附量也比较大,宜于在重金属处理中作为吸附剂推广使用。 关键词:吸附材料重金属废水吸附率吸附量 近年来,含有重金属的废水对人类的生活环境造成了巨大的危害,重金属离子随废水排出,即使浓度很小,也能造成公害,严重污染环境,影响人们的健康。所以,研究如何降低废水中重金属的含量,减轻重金属对环境的污染具有重大意义。目前,去除废水中重金属的方法主要有三种:一是通过发生化学反应除去废水中重金属离子的方法 [1];二是在不改变废水中的重金属的化学形态的条件下对其进行吸附、浓缩、分离的方法;三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[2]。其中吸附法是比较常用的方法之一。本试验采用物理吸附的方法研究几种吸附材料处理含重金属废水的效果,以便找出比较高效和便宜的吸附材料,为降低处理含重金属的废水成本和增加经济效益服务。 1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 吸附材料实验所用吸附剂除黄褐土外均来自于安徽科技学院资源与环境实验室,部分吸附材料在查阅文献的基础上进行了化学改性[3,4]。所用的吸附材料包括改性硅藻土、酸改性高岭土、改性高岭土、活性炭和黄褐土。改性硅藻土的处理过程为:将40 g硅藻土加入到0.1 mol/L的Na2CO3溶液中,边搅拌边慢慢地加入饱和的CaCl2溶液。反应结束后,过滤,置于烘箱内 105 ℃条件下干燥。酸改性高岭土的处理过程为:将高岭土过100目筛,在850 ℃煅烧5 h后,取一定量的高岭土加盐酸浸没,在90 ℃恒温下处理7 h,4000转下离心分离30 min,洗涤,120 ℃下烘干过夜。改性高岭土的处理过程为:取5 g高岭土加入2 g SiO2,1 g Na2CO3,1 g KClO3放入研钵中研细,混匀,置于高温炉中,控制温度在800 ℃,恒温3 h。活性炭直接取自于资环实验室。黄褐土采自于安徽科技学院种植科技园,土壤样品采集后,风干,过100目筛备用[4]。

重金属离子吸附剂

重金属离子吸附剂的策划书随着我国IT 行业、化学和冶金工业的快速发展,来自电解液、电镀液中的铅、铜、铬、锌等重金属离子的废水对环境的污染越来越严重,采用重金属离子吸附剂技术处理后可以达标排放,也可回收。 重金属离子吸附剂的实际消费者是化工、冶金、电镀、IT生产企业,使用者和购买决策者是污水处理人员和厂长,实际购买者是采购部门。市场特征呈现为使用者、购买决策者与实际购买者分离的特殊性。随着我国节能减排政策的大力实施,这将会极大地推动企业的实际需求以及决策者的购买意愿。 重金属离子吸附剂市场是集团市场,购买过程属集团购买行为,人员推销及技术服务是最有效的销售方式。工厂首先根据污水类型和要求选择吸附剂种类、规格,同时会受使用习惯、品牌好坏、地域差异等因素的影响。 重金属离子吸附剂属于化工污水处理设备类,环保管理机构如国家环保管理局制定的宏观政策法规会对其发展产生重要影响。 对于化工污水处理设备的销售国家没有严格的要求,只要产品合格,能满足企业需求即可,所以其生产过程主要执行《企业标准》。 一. 生产工艺流程 (一).生产要求: 1.生产周期:从原料到吸附剂产品的生产周期为15天。 2.工人要求:相关专业大专以上学历、经过三个月的专业培训。 3.技术关键:重金属离子吸附剂制备的工艺。 (二).厂址选择: 原材料采用汽车运输,运输量不大,对道路要求不高;每月用水300吨左右,用电1000千瓦,一般投资环境均能满足;公司坐落于风景宜人的国家级(合肥)高新技术产业开发区,邻近中国科学院合肥分院与大蜀山自然风景区,交通便利。

公司占地3500多平方米,分为生产厂区、办公区、设有生产加工车间、销售部、售后服务中心、研发中心、质检部、企划部以及办公室等多个部门。 (三).生产工艺流程: 1.原材料: 废水处理设备以重金属离子吸附剂为核心材料;通过它的阴、阳离子交换基团来吸附、分离重金属离子。 2.生产设备 表1. 生产设备一览表 3.生产工艺流程

重金属生物吸附技术探讨

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/83707023.html, 重金属生物吸附技术探讨 作者:陈卓 来源:《中国高新科技·上半月》2017年第03期 摘要:作为新兴重金属吸附技术,生物吸附技术拥有良好的发展前景。文章分析了重金属的生物吸附机理及优势,分别探讨了生物絮凝吸附技术、植物修复吸附技术等生物吸附技术的应用现状,以供参考。 关键词:重金属生物吸附机理;生物絮凝吸附技术;植物修复吸附技术 文章编号:2096-4137(2017)07-071-03 DOI:10.13535/https://www.360docs.net/doc/83707023.html,ki.10-1507/n.2017.07.17 在城市化建设的过程中,排放了大量工业废水、城市污水,存在于其中的重金属则通过食物链给生物和人类带来了威胁。所以,重金属污染治理技术一直是研究重点。生物吸附技术能够在吸附土壤、废水中重金属的同时,不产生二次污染,因此值得进一步研究和推广。 1 重金属的生物吸附机理及优势 1.1 重金属生物吸附机理 重金属生物吸附机理十分复杂。就目前来看,生物吸附剂种类较多,大致可以划分为藻类、有机物、细菌、霉菌和酵母。而只要生物体及其衍生物能够用于吸附分离水溶液中的重金属离子,就能被当作生物吸附剂,所以生物吸附剂拥有广泛来源,吸附机理也有一定的差别。从生物细胞活性的角度来看,可以划分为活细胞吸附和死细胞吸附这两种机理。其中,活细胞吸附的第一阶段为生物吸着过程,通过配位,重金属离子可以与细胞实现离子交换。在物理吸附和微沉淀等作用下,重金属离子也能在细胞表面得到复合。在活细胞的生物积累阶段,重金属离子会在载体协助、离子泵等作用下进入细胞内。采用死细胞进行重金属吸附,主要利用生物吸着作用,即活细胞吸附的第一个阶段。生物之所以能够吸附重金属离子,主要是由于生物细胞与动物细胞不同,其细胞原生质膜外存在有细胞壁,能够避免生物受外界环境伤害,并且能够与介质中可溶物质发生作用。此外,生物细胞壁表面存在电荷,能够产生特性吸附。 1.2 重金属生物吸附优势 重金属的排放将对环境造成严重环境污染,而采用化学沉淀、活性炭吸附等传统技术进行重金属吸附处理,不仅需要较高的成本投入,还容易导致二次污染的产生。采用生物吸附技术,可以利用生物体本身成分特性或结构完成重金属离子吸附,并利用固液两相分离将溶液中的重金属离子去除。相较于其他技术,采用生物吸附技术能够在低浓度下对重金属离子进行有选择性的吸附,并且获得较高的处理效率。比如通过选取合适的微生物菌种,就能完成一些贵重金属的回收。同时,由于生物吸附剂来源广泛,所以采用该技术的投资成本较小,运行费用也较低。比如对于发酵业来讲,就可以利用废菌体进行重金属污水处理。Dhakal等人就提出了

介孔二氧化硅材料重金属离子吸附性能研究毕业论文

毕业论文 论文题目:介孔二氧化硅材料重金属离子吸附性能研究

Kunming University of Science and Technology Graduation Thesis Thesis Title :The adsorption properties of mesoporous silica materials for heavy metal ion College :Environmental Science and Engineering College Specialty : Renewable resources, science and technology Class:081 Student ID :200810703112 Name :Chen Dawei Teacher :Zhu Wenjie 目录 第一章、绪论 (6) 1.1 国内水环境污染现状及危害 (6)

1.2 水体重金属污染的治理方法 (7) 1.2.1 物理化学方法 (7) (1) 稀释法 (7) (2) 混凝沉淀法 (7) (3) 离子还原法和交换法 (7) (4) 电动力学修复技术 (8) (5) 吸附处理技术 (8) 1.2.2 生物修复法 (9) (1) 植物修复法 (9) (2) 动物修复法 (10) (3) 微生物修复法 (10) 1. 3 介孔二氧化硅材料简述 (10) 1.3.1多孔无机材料的分类 (11) 1.3.2具有有序孔道结构介孔材料的发现 (11) 1.3.3介孔二氧化硅材料 (12) (1) 合成的基本特征 (12) (2) 生成机理 (12) (3) 介孔氧化硅的结构 (13) 1.3.4 介孔材料的研究展望 (13) 第二章、实验 (14) 2.1实验设备和试剂 (14) 2.2 实验 (14) 2.2.1铜离子吸附实验 (14) (1) 不同吸附剂在不同浓度溶液中的吸附性能测试 (14) (2) 不同吸附剂在不同吸附时间下的吸附性能测试 (15) (3) 不同吸附剂不同用量下的吸附性能测试 (15) 2.2.2 铅离子的吸附试验 (15) (1) 不同吸附剂在不同浓度溶液中的吸附性能测试 (15) (2) 不同吸附剂在不同吸附时间下的吸附性能测试 (16) (3) 不同吸附剂不同用量下的吸附性能测试 (16) (4) 介孔二氧化硅材料在不同PH下吸附性能测试 (16) 2.2.3Cd2+的吸附试验 (17) (1) 不同吸附剂在不同浓度溶液中的吸附性能测试 (17) (2) 不同吸附剂在不同吸附时间下的吸附性能测试 (17) (3) 不同吸附剂不同用量下的吸附性能测试 (17) (4) 介孔二氧化硅材料在不同pH下吸附性能测试 (18) 第三章、实验结果处理与分析 (18) 3.1 计算公式 (18) 3.2 铜离子吸附结果分析 (19) 3.2 铅离子吸附结果分析 (22) 3.3 Cd2+吸附结果分析 (25) 第四章、结论与建议 (28) 一. 结论 (28) 二.建议 (28)

吸附重金属离子

几种吸附材料处理重金属废水的效果 来源:考试吧(https://www.360docs.net/doc/83707023.html,)2006-3-5 13:27:00【考试吧:中国教育培训第一门户】论文大全 摘要用室内分析的方法研究了几种吸附材料对含铬、铜、锌、铅的废水的吸附处理效果。结果表明,在几种吸附材料中,以活性炭的吸附量和去除率比较高,且吸附量随废水中重金属含量的降低而减小,除铬外,其他离子的去除率则以低浓度时比较高。所有吸附材料均对铅的吸附量比较大,改性硅藻土和改性高岭土对重金属的吸附量也比较大,宜于在重金属处理中作为吸附剂推广使用。 关键词吸附材料重金属废水吸附率吸附量 近年来,含有重金属的废水对人类的生活环境造成了巨大的危害,重金属离子随废水排出,即使浓度很小,也能造成公害,严重污染环境,影响人们的健康。所以,研究如何降低废水中重金属的含量,减轻重金属对环境的污染具有重大意义。目前,去除废水中重金属的方法主要有三种:一是通过发生化学反应除去废水中重金属离子的方法[1];二是在不改变废水中的重金属的化学形态的条件下对其进行吸附、浓缩、分离的方法;三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。其中吸附法是比较常用的方法之一。本试验采用物理吸附的方法研究几种吸附材料处理含重金属废水的效果,以便找出比较高效和便宜的吸附材料,为降低处理含重金属的废水成本和增加经济效益服务。 1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 吸附材料实验所用吸附剂除黄褐土外均来自于安徽科技学院资源与环境实验室,部分吸附材料在查阅文献的基础上进行了化学改性[3,4]。所用的吸附材料包括改性硅藻土、酸改性高岭土、改性高岭土、活性炭和黄褐土。改性硅藻土的处理过程为:将40 g硅藻土加入到0.1 mol/L的Na2CO3溶液中,边搅拌边慢慢地加入饱和的CaCl2溶液。反应结束后,过滤,置于烘箱内 105 ℃条件下干燥。酸改性高岭土的处理过程为:将高岭土过100目筛,在850 ℃煅烧5 h后,取一定量的高岭土加盐酸浸没,在90 ℃恒温下处

重金属的生物吸附研究论文

[摘要]介绍生物吸附法在重金属废水中的应用。探讨了藻类、细菌和丝状真菌对重金属吸附的机理。生物体上的阴离子对吸附重金属的影响较大。[关键词]重金属;生物吸附;机理;阴离子1引言随着经济的快速发展,废水的大量排放,土壤和水源中重金属积累的加剧,重金属污染越来越引起人们的关注,治理和回收重金属也已成为一个热点课题。传统的治理方法有沉淀、离子交换法、电化学法、膜分离技术等。但这些方法成本高、选择性低、能耗高,并可能产生二次污染。近年来采用生物吸附法去除废水中的重金属国外已有报道,而国内较为少见。该法以其原材料来源丰富、成本低、吸附速度快、吸附量大、选择性好等优势受到越来越多的重视。生物体借助化学作用吸附金属离子称为生物吸附。藻类和微生物菌体对重金属有很好的吸附作用,并具有成本低、选择性好、吸附量大、浓度适用范围广等众多优点、而且带来的环境污染小,可作为一种廉价吸附剂。2藻类吸附重金属的研究藻类是一类光合自养生物,对许多重金属具有良好的生物富集能力,可广泛应用于改造已经被重金属污染、其他生物难以生存的水域,利用藻类作为生物反应器在工业污水排放之前进行处理,或用于回收贵重金属离子,既节约资源,又避免了环境污染。J.L.Gardea-Torresdey等研究了近十种的藻类对重金属镍的吸收,通过静态吸附比较了不同藻类的吸附能力,并对藻类进行了固定化,利用柱子从稀溶液中富集镍。而且对藻类吸附重金属的机理进行了探讨,认为是由于细胞壁上的阴离子基团与溶液中的镍发生化学吸附使得镍吸附在藻类的表面,并在5分钟之内达到平衡。李志勇等[1]在通过对非活性藻体的研究发现,细胞壁上的多糖和蛋白质是吸附重金属的主要物质。赵玲等[2]对藻体及其含有的多糖进行了研究,实验结果论证了李志勇等人的结论,纯多糖也能从溶液中吸附重金属,能力与藻体相当,从而认为藻细胞对金属离子的吸附,主要是多糖的吸附作用,多糖与金属离子的结合主要是通过多糖的羟基和酰胺基与金属离子进行络合作用的。3微生物菌体对重金属的吸附微生物与重金属之间相互作用的研究已有数十年之久。在长期的理论研究和实际应用中,人们发现:包括真菌在内的许多种微生物对一些金属均具有抗性。并已证明:微生物在自然界对重金属的迁移转化起着重要的作用。因此,深入研究微生物对重金属的抗性,不仅能丰富微生物的生理学、生态学、生物化学及遗传学的理论,而且在应用生物技术治理工业废物污染、保护人类生存环境等方面也具有重要的意义。国外学者在20世纪80年代初就开始了微生物对重金属吸附的研究,大量研究结果表明,一些微生物如细菌、丝状真菌、酵母等对金属有很强的吸附能力。3.1丝状真菌对重金属的吸附丝状真菌对重金属有很强的吸收能力,有资料表明[3],将含曲霉、毛霉、青霉以及根霉的丝状真菌菌丝培育物干燥、磨碎并经筛分,使其成为可贮存的生物体,用于处理含Cd、Pb、Ni、Zn的工业废水。在pH=7时,可以除去98的Pb、97的Zn、92的Cd,以及74的Ni。1kg毛霉和根霉粉末可净化(pH=7)含10mg/L锌的废水5000L。在铀的处理过程中,根霉菌(R.arrhizus)对铀的吸附量可高达200mg/g干重;黄青霉(Penicilltum)不但对铀有较强的吸附能力,对铅的吸附能力也不差,而霉菌(A.orchidis)对铅也有良好的吸附性能,毛霉素目霉菌对金属吸附能力的范围较广,有望成为优良的吸附剂。3.2酵母对重金属的吸附酵母对重金属的吸附,国内有这方面的报道,李明春等[4]利用活性和非活性假丝酵母菌对铜、镉、镍的吸附能力进行研究,实验表明,30min时吸附量已达到总吸附量的90以上。李峰等[5]在对产朊假丝酵母对铜离子吸附机理研究中发现细胞壁是酵母吸附重金属离子的主要部位。细胞壁的蛋白酶酶解实验证明,对胰蛋白酶不敏感的细胞壁嵌合蛋白是铜离子吸附的主要位点。3.3细菌对重金属的吸附细菌对重金属有极强的抗性,可以与重金属之间发生反应,在低浓度下,重金属能促进细菌的发育和生长。AngelaVecchio和D.H.Nies 在研究细菌对重金属的吸附时发现细菌的细胞膜和细胞壁上的各种阴离子基团如磷酸根、乙酸根和氨基酸与重金属发生交联,从而使得细菌能够吸附重金属。AngelaVecchio在实验中发现Brevibacterium菌体在吸附铜、铅和镉的时候,铅的存在可以抑制菌体对铜和镉的吸附。

水中重金属离子吸附研究

水中重金属离子吸附研究 1 引言 重金属作为一类常规的水体污染物,因其具有毒性较高,无法降解等特点,成为水体污染物中危害极大且备受关注的一种.随着工业的发展,重金属的污染问题日益突出.目前为止,对于水体的重金属污染,主要的处理方法包括吸附法、化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、生物絮凝法等.其中,吸附法拥有材料便宜易得,操作简单,重金属处理效果较好等优点,因而被研究者所重视. 吸附法是使重金属离子通过物理或者化学方法粘附在吸附剂的活性位点表面,进而达到去除重金属离子目的的方法,常用的吸附剂包括天然材料和人工材料两种,天然材料包括活性炭(Mouni et al., 2011)、矿物质(Kul and Koyuncu, 2010)、农林废弃物(谭优等,2012)、泥沙(夏建新等,2011)等,人工材料包括纳米材料(黄健平和鲍姜伶,2008)等.一般来说,天然材料较易获取,成本较低,但吸附效果较差,人工材料制备成本高于天然材料,但吸附效果较好. 由Kasuga于1998年首次合成的钛酸盐纳米管(Titanate Nanotubes,TNTs)是近年来新兴的人工吸附材料(Kasuga et al., 1998).由于TNTs表面积大,管径小,表面富含大量离子交换位点(Liu et al., 2013;Wang et al., 2013a; Wang et al., 2013b),使得TNTs拥有极强的重金属离子吸附性能,研究证明其对水中的Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附能力分别超过了500 mg·g-1和200 mg·g-1,远超于其他吸附材料(Xiong et al., 2011).同时,由于其良好的沉降性能和极快的吸附速率,以及易于解吸再生的特点(Wang et al., 2013b),使得TNTs拥有良好的研究价值和应用潜力. 然而,传统的TNTs合成方法以P25型TiO2为钛前驱体,需130 ℃水热反应72 h(Wang et al., 2013a; Liu et al., 2013),较长的高温反应时间带来了较高的能量消耗,限制了其在工业上的应用前景(Ou and Lo, 2007).为了克服这此缺陷,本文采用纳米级锐钛矿作为反应的原材料,成功的将水热反应时间缩短为6 h,大大节约了生产制备的成本,为TNTs在实际工业领域的应用创造了便利条件.同时,文章中利用TEM、XRD和FT-IR等多种表征手段对新制备的材料进行了表征,并研究了其对重金属离子的吸附行为,证实了新制备的材料具有良好的重金属吸附效果及吸附选择性. 2 材料与方法 2.1 实验试剂与仪器 本研究中的使用的化学试剂均为分析纯或以上.TiO2(锐钛矿颗粒,99.7%,平均粒径25 nm)购于Sigma-Aldrich 公司;NaOH、HCl、无水乙醇等(分析纯)和KBr(光谱纯)购于国药集团化学试剂有限公司;PbCl2(>99.5%)、CdCl2·2.5H2O(>99.0%)和CrCl3·6H2O(>99.0%)用以配制相应的重金属储备液,均购自天津市光复精细化工研究所.分别称取0.6711 g PbCl2、1.0157 g CdCl2·2.5H2O和2.5622 g CrCl3·6H2O于500 mL容量瓶中,用以配制1000 mg·L-1的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)储备液. 2.2 TNTs的合成与表征

无机吸附材料在处理含重金属离子废水中的应用进展

2007,Vol.24No.6 化学与生物工程 Chemistry &Bioengineering 8  基金项目:国家自然科学基金资助项目(20571039),鲁东大学教学改革基金项目(Y0527,Y0715)和大学生科技创新基金项目收稿日期:2007-03-14 作者简介:吕晓凤(1982-),女,山东招远人,主要从事无机多孔材料的研究与应用;通讯联系人:殷平(1971-),女,江苏东台人,博 士,副教授,主要从事无机多孔材料的研究和开发。E 2mail :yinping426@https://www.360docs.net/doc/83707023.html, 。 无机吸附材料在处理含重金属离子废水中的应用进展 吕晓凤,殷 平,胡玉才,徐晓慧 (鲁东大学化学与材料科学学院,山东烟台264025) 摘 要:综述了近年来无机吸附材料在处理含重金属离子废水中的应用,简要介绍了几种主要无机吸附材料对各种重金属离子的吸附能力等方面的研究成果,并对此类材料的发展前景进行了探讨。 关键词:无机吸附材料;重金属离子;工业废水 中图分类号:TQ 42412 X 703 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2007)06-0008-03 现在每年冶炼、电解、电镀、医药、染料等工矿企业排放大量含有重金属离子的工业废水,造成水体的严重污染,对生态安全以及人类自身的生存和健康都会产生极大危害。因此,工业废水的处理和再生利用问题已成为倍受国内外科研工作者关注的一个热点。吸附法[1]是重金属离子废水处理应用中一种重要的物理化学方法,现今的研究重点主要集中在廉价、高效、易处理吸附剂的开发应用上。传统的吸附剂活性炭[2]是孔性炭素材料,具有大孔隙结构和表面积,故而其优点是吸附能力强和去除效率高,但高昂的价格在一定程度上限制了其应用。作者在此介绍了近年来几类主要的无机吸附材料在处理重金属废水方面的研究进展和今后的发展趋势。 1 价格低廉的工业废料及天然矿物材料 粉煤灰是燃煤电厂等企业常年排放的大量工业废渣,是从烧煤粉的锅炉烟气中收集的粉状灰粒,因细度小且比表面积高而具有一定的重金属吸附能力[3,4]。使用粉煤灰等工业废渣作为废水处理的吸附剂,既有原料价廉易得、工业操作简单等优点,又可解决废水废渣的环境污染以及回收再利用的问题,达到以废治废的目的,具有明显的经济效益和社会意义。席永慧等[5]利用X 2射线荧光研究了粉煤灰等去除溶液中有毒金属离子Zn 2+的吸附过程,结果表明吸附过程快速,在0~2h 内Zn 2+浓度可降低40%~50%,24h 后基本达到吸附平衡状态。由其Langmuir 吸附等温线求得Zn 2+在粉煤灰中的最大吸附量可达到57180mg ?g -1,约为粘土、粉质粘土的4~5倍。彭荣华等[6]对粉煤灰进行适当改性,加入一定量的硫铁矿烧渣和适量的固体NaCl ,在90℃用硫酸废液搅拌浸取后在300℃进行焙制。经原子吸收分光光度法测定,改性粉煤灰处理电镀废水,对Cr 6+、Pb 2+、Cu 2+、Cd 2+的去除率高于9715%,达到国家排放标准。进行对比实验后发现改性粉煤灰对金属离子的去除率比未改性粉煤灰高,分析其中原因在于粉煤灰中含有较多类似于活性炭的残碳,用酸在较高温度下浸提可使其表面和微孔内粗糙,显著增加其比表面积,相当于对粉煤灰进行了活化处理;再者,粉煤灰中的金属氧化物与硫酸反应后生成的硫酸盐使其改性后又具有混凝性能。 焦化厂出炉的热焦炭在熄焦塔用水熄焦过程中从焦炭表面脱落的焦粉被称为熄焦粉,由于在产生的过程中受到水和汽的作用被活化而具有吸附性能。张劲勇等[7]用混有少量硫酸的硝酸对熄焦粉进行氧化改性,可显著增加其表面酸性基团含量,提高熄焦粉的表面亲水性。改性熄焦粉可大幅提高其对原始水的处理效果,对Fe 3+优先吸附,具有较强的选择性吸附能力。 在作为吸附材料的天然矿产中,膨润土是研究得较多的一种,它是以蒙脱石为主要矿物成分的粘土矿。蒙脱石是一种层状铝硅酸盐类矿物,其单位晶胞系由硅氧四面体和铝氧八面体按2∶1组成的晶层,在晶层内存在广泛的同晶置换,使晶层中产生永久性负电荷,这样层间可通过吸附阳离子来达到电荷平衡,同时层

改性沸石对重金属离子吸附性能的试验研究

改性沸石对重金属离子吸附性能的试验研究 谢华林1,2 李立波2 (1 湖南工学院化工系,衡阳 421008;2 中南大学化学化工学院应化系,长沙 410083) 摘 要 在静态和动态条件下,研究了改性斜发沸石对工业废水中重金属离子Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+的吸附。结果表明,改性斜发沸石对重金属离子有较好的吸附,p H值是影响吸附的主要因素。采用1mol/L HCl+NaCl(V/V=1∶1)混合溶液作为斜发沸石的再生剂,可使其重复再生使用。 关键词 改性沸石 吸附 重金属离子 再生 Experimental Study on Adsorption Capability about The Heavy Metal Ions from Water Using Modified Clinoptilolite Xie Hualin1,2 Li Libo2 (1 Department of Chemical Engineering,Hunan Institute of Technology,Hengyang 421008;2 College of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University,Changsha 410083) Abstract The adsorption capability of natural clinoptilolite can be improved by modification.The adorption effect of modified clinoptilolite to heavy metal ions from waste water such as Cu2+,Zn2+,Cd2+and Pb2+was studied under static state condition and dynamic state condition.The results showed that modified clinoptilolite had better adsorbability for heavy metal ions,moreover p H value of solution was the main factor affecting adsorption. The mixed solution of1mol/L HCl+NaCl(V/V=1∶1)could be repeatedly used as the regeneration reagent of clioptilolite. K ey w ords modified clinoptilolite absorb heavy metal ions regenerate 工业废水中主要含有Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子。目前,我国多采用化学沉淀法处理含重金属离子的废水,但由于不同重金属离子生成氢氧化物沉淀时的最佳p H值不同,以及某些重金属离子可能与溶液中其他离子形成络合物而增加了它在水中的溶解度,所以处理效果并不理想;另外,重金属离子在碱性介质中生成的氢氧化物沉淀,一部分会在排放中随p H值的降低而重溶于水,也使处理效果不理想。 沸石是一族具有连通孔道、呈架状构造的含水铝硅酸盐矿物,特殊的晶体化学结构使沸石拥有离子交换、高效选择吸附、催化、耐酸、耐辐射等优异性能和环境属性。斜发沸石作为天然沸石家族的一员,被认为是一种有工业应用前景的矿物,国内外对其性能及应用的研究较多[1~5]。本文介绍了通过NaCl和N H4Cl将斜发沸石改性为钠型和铵型沸石,在静态和动态条件下,通过对水中Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+的吸附研究,探讨了它们的吸附机理和改性斜发沸石处理工业废水中重金属离子的可行性,取得良好的效果,为工业水处理提供了一种高效而实用的新方法。 1 试验 1.1 主要仪器与试剂 ICPS21000Ⅱ型等离子体原子发射光谱仪(日本岛津);p HS22型酸度计;7621型电动搅拌机;ST2 03A型比表面孔径测试仪;超级恒温水浴箱;马弗炉;烘箱;电动振荡器;粉碎机;棒磨机。 重金属标准溶液:Cu、Zn、Cd、Pb标准溶液(1000mg/L)由国家标准物质研究中心提供,然后据不同元素测定需要,配制成适当浓度的标准溶液。 NaCl、N H4NO3、H2SO4、HCl、HNO3、NaOH,均为分析纯;水为亚沸蒸馏水。 1.2 样品制备及其化学成分 选取一定量的块状斜发沸石原矿和烟煤,分别用粉碎机粗碎至3~5mm,再分别用棒磨机细磨至200目左右,然后过200目筛。将沸石粉和煤粉(质量比为 2.5∶1.0)充分混匀,加入适量水搅拌挤压成粒状,在l00℃下烘干后,于650℃马弗炉中灼烧60min,取出自然冷却至室温,制得20~40目、40~60目、60~80目、80~100目粒级,供试验用。 沸石的化学成分(%):SiO2,70183;CaO,3138; Al2O3,11178;Fe2O3,0167;MgO,1106;MnO,0104; TiO2,0131;K2O,2123;Na2O,0145。硅铝比SiO2/ Al2O3,10114;铵离子交换容量,12316mmoL/100g。 1.3 沸石改性 1.3.1 改性钠型斜发沸石:选取经破碎、筛分后粒 第28卷第1期2005年1月 非金属矿 Non2Metallic Mines Vol.28No.1 Jan.,2005

蓝藻对重金属的生物吸附研究进展

第25卷 第4期海洋环境科学Vol.25,No.4 2006年11月MARIN E ENV IRONM EN TAL SCIENCE Nov.2006 【综 述】 蓝藻对重金属的生物吸附研究进展 陈思嘉1,郑文杰1,2,杨 芳1,2 (1.暨南大学化学系,广东广州510632;2.暨南大学水生生物研究所,广东广州510632) 摘 要:生物吸附作为目前重金属废水处理中最有前途的方法之一,其吸附机理、吸附量影响因素、吸附模型、吸附工艺以 及各种生物吸附剂的吸附特性等已被广泛研究。寻找对重金属具有特异性吸附与较强吸附能力的生物体是生物吸附领域的一个永恒课题。蓝藻是世界上分布最广的生物,本文较全面的介绍了蓝藻对重金属的吸附特性与基因工程在构建高吸附性能蓝藻方面的研究进展,并对生物吸附剂的开发应用前景作了展望。 关键词:蓝藻;重金属;生物吸附;废水处理 中图分类号:X55;Q949122 文献标识码:A 文章编号:100726336(2006)0420103204 Study advances on heavy metals bio2absorbed by cyanobacteria CHEN Si2jia1,ZHEN G Wen2Jie1,2,Y AN G Fang1,2 (1.Department of Chemistry,Jinan University,Guangzhou510632,China;2.Insititute of Hydrobiology,Jinan University; Guangzhou510632,China,) Abstract:The bio2absorption is one of the most promising technology in treatment of wastewater contained the heavy metals at pre2 sent.The bio2absorbing mechanism,models,technique,factors,affect capacity and properties have been widely studied.Seeking the organisms,which have excellent absorbency to the heavy metals in the wastewater is a permanent work in the research. Cyanobacteria is the most widespread life in the world.The bio2absorption properties of cyanobacteria are summarized in this paper, and progress in the construction of cyanobacteria of high bio2absorption performance by gene engineering is also introduced.The prospect of development and application of bio2absorbents is elucidated. K ey w ords:cyanobacteria;heavy metals;bio2absorption;wastewater treatment 在众多的重金属废水处理方法中,生物吸附是最有效与最有前途的方法之一。用于生物吸附的原料有细菌、真菌、藻类、少数高等植物及其代谢产物以及淀粉、纤维素、壳聚糖等有机物。生物吸附剂的来源是影响其制造成本的最重要的因素[1]。从经济角度考虑,人们已将目光投向发酵工业中大量的废菌体、废水处理厂的剩余活性污泥和丰富的藻类资源上。 许多藻类具有富集金属的能力,其吸附性能往往比其他生物高。其中褐藻对重金属的生物吸附研究已有较全面的综述报道[2]。蓝藻是世界上分布最广的生物,在淡水、海洋和陆地都能见到蓝藻的踪迹,许多种类还能生长在极端环境下,具有很强的抗逆性。在生物进化上,蓝藻是唯一的原核藻类,与其他真核藻类有明显的不同点,其细胞结构更接近于光合细菌,因此也称蓝细菌。在生物吸附研究中,蓝藻与其他藻类常被视为两类性质不同的吸附材料[2,3]。蓝藻丰富的生理生化特性决定了其吸附特性有别于其他藻类,关于蓝藻对重金属的吸附研究目前非常活跃。 1 蓝藻吸附重金属的生理生化基础 生物体对重金属的选择性吸附与吸附效率很大程度上是由细胞壁的性质决定的。藻类细胞壁带一定的负电荷,具有较大的表面积和粘性,可提供许多官能团如羟基、羧基、氨基、酰胺基、磷酸根等与金属离子结合。一些 收稿日期:2005205223,修订日期:2005207229  基金项目:教育部重点项目(01141);广州市科技计划项目(20012J2010201)  作者简介:陈思嘉(1980-),女,广东省汕头市人,硕士研究生,研究方向:生物无机化学。 通讯联系人:郑文杰.E2mail:tzhwj@https://www.360docs.net/doc/83707023.html,

碳材料对重金属离子的吸附性实验

碳材料对重金属的吸附及gamma射线辐照还原 一:碳材料的选择 活性炭;活性炭纤维;碳纳米管;磁性多孔碳材料;氧化石墨烯①。 材料的选择主要考虑材料的吸附容量和吸附速度,还需要考虑材料的机械强度,选择性跟抗干扰性。然后再对材料进行一系列的预处理。 常用的处理方法: 1 化学试剂处理 2 辐射照射处理 3 共聚接枝 比如具有吸附能力碳纳米管(CNTs)的预处理,就是选用一定浓度的过氧化氢,次氯酸钠,硝酸,高锰酸钾溶液。吸附能力增强的几个原因。 二:材料的吸附 材料的吸附性实验,即是一种探究性优化实验。 资料中一般用材料吸附一些生活生产中常见的重金属污染物。如:镉离子,铜离子,铅离子,铬离子等等。随即研究这种材料在不同时间,不同的pH,不同的吸附剂用量。依此得出这种材料最佳的吸附条件。 最后绘制等温吸附曲线。用朗缪尔,弗罗因德等温吸附方程式拟合。继而进一步分析这种材料的吸附机理。 三:gamma射线的辐照还原 辐照还原的实质就是对已经吸附的重金属离子进行解析。使这种吸附材料能够重复利用。 附录: ①:其吸附机理可大致分为三大类:10 不发生化学反应,由分子间的相互引力

产生吸附力即物理吸附。20 发生化学反应,通过化学键力引起的化学吸附。30 由于静电引力使重金属离子聚集到吸附剂表面的带电点上,置换出吸附剂原有的离子的交换吸附。 活性炭对金属离子的吸附机理是金属离子在活性炭表面的离子交换吸附,同时还有金属离子同其表面含氧基团之间的化学吸附以及金属离子在其表面沉积而产生的物理吸附。 两个常用的等温式:langmuir,freundlich

斜对角线原则 材料的吸附容量和吸附速度,还需要考虑材料的机械强度,选择性跟抗干扰性。孔径跟比表面积。 材料对金属离子吸附效果的依赖性。 酸处理跟碱处理 酸处理会增加含氧官能团,酸性官能团,从而提高亲水性跟离子交换性能 碱处理会增加微孔数目。 典型制备方法: 将ACF GAC反复用蒸馏水冲洗至溶液的pH不变,再于80℃干燥过夜。 干燥过的ACF GAC 中分别加入1.0mol/l 硝酸溶液加热煮沸3h,再用蒸馏水洗涤,于80℃干燥过夜。 碱处理即把硝酸改为KOH溶液。 负载ZnO-GAC 碳纳米管吸附性好坏明显依赖溶液的PH和碳纳米管的表面状态。

(完整版)第五章生物吸附剂与重金属的生物处理

第五章生物吸附剂与重金属污染的生物处理 重金属污染主要来自燃料燃烧、施用农药、采矿冶金以及生产工业无机化学品、颜料、油漆、铀、电镀、石油精炼等的生产废水和废弃物的渗滤液;重金属污染主要指汞、砷、铅、锡、锑、铜、镉、铬、镍、钒等。这些元素以各种各样的化学形态存在于空气、水体和土壤中。重金属不仅对水生生物构成威胁,而且可通过食物链积累到较高浓度,并最终危害到人类的健康和生存。重金属被生物体吸收后,除以单个离子存在外,还可与生物体内的蛋白质、脂肪酸、羧酸及磷酸结合,形成有机酸盐、无机酸盐和螯合物。重金属在水体中不但不能被生物利用降解,且某些重金属还可在微生物的作用下转化为毒性更强的有机态,如甲基汞。因此,各国对于重金属的污染均给予了高度重视,并采取水体重金属污染源头控制和工程治理相结合的防治对策。以往人们对环境中重金属污染治理常采用物理化学方法(吸附、沉淀、离子交换、电解、膜分离、氧化还原等),虽然能够将重金属从水体中去除,但成本较高,且易引起二次污染;当水体中的重金属浓度较低时,不仅去除率不高,还存在运行费用高的问题。为了满足人们对环境质量日益严格的要求,研究的重点巳集中在新兴的生物环境治理领域---生物吸附技术应用愈来愈受到人们的关注。生物吸附是利用生物体及其衍生物来吸附水体中重金属的过程。重金属离子对生物体有很强的毒害作用,超过一定的浓度就会抑制生物生长或使生物体死亡;有些微生物如藻类、细菌、真菌本身或是经过驯化后对重金属有一定的耐受性,能够去除水中重金属离子。现有的研究表明,与传统的处理方法相比,生物吸附技术具有如下优点:在低浓度下重金属可被选择性地去除;节能、处理效率高;操作时的pH 值和温度条件范围宽;易于分离回收重金属;吸附剂易再生利用。 第一节生物吸附处理重金属污染的原理和机制 重金属污染的生物处理技术是利用生物作用、削减、净化土壤和水体中的重金属或降低重金属毒性。一些重金属离子长期在环境中积累,使得环境中的一些

重金属离子的吸附性材料

摘要:许多工业废水如金属冶炼和矿物开采过程中含有铬,铜,铅,锌,镍等重金属离子这些废水中有可能含有较高浓度的重金属离子,这些重金属离子必须要从水中去除这些废水如果不经处理直接进入排水系统将对后续的生物处理产生影响含有CO32-的碳羟磷灰石碳羟磷灰石比纯羟基磷灰石HAP在室温下能更好地固化水溶性重金属离子Pb2+、Cd2+、Hg2+等在前人研究的基础上,为降低污水处理的成本,本文以废弃的鸡蛋壳为原料,尿素为添加剂,采用掺杂技术,合成新型的碳羟磷灰石吸附剂,用以处理含重金属离子废水最佳的制备条件是将经过预处理的鸡蛋壳磨成粉末,过30目筛,按摩尔质量比为11的比例加入到H3PO4溶液中并控制pH值在1~3,在30~40℃反应2~3h,过滤去除不溶物,按照11的比例添加尿素和CaOH2粉末,用NaOH调节pH值在9~12,在50~60℃条件下热处理24h,反应产物经冷却后,用1%的NH4Cl洗涤至中性,在60℃下干燥并粉碎得到碳羟磷灰石粉末利用扫描电镜和能谱仪对产物进行了观察、分析本研究中对碳羟磷灰石吸附重金属分为两个部分,包括碳羟磷灰石对单种重金属的吸附和碳羟磷灰石对重金属的同时吸附,分别考察单种金属离子和混合溶液的重金属离子浓度、pH值、时间、吸附温度对吸附效果的影响绘制了吸附等温线,对吸附过程的动力学和热力学进行了研究,然后又对吸附了重金属离子的产品进行了观察、分析最后对吸附了Zn2+的碳羟磷灰石分别用0.2molL的NaCl、0.2molL的NaNO3、pH=3.93的HAC、pH=4.93的HAC、0.05molL的CaCl2和0.1molL的CaCl2和超声波进行解吸研究结果表明碳羟磷灰石对Cd2+、Cu2+、Zn2+和Pb2+具有较强的吸附效果用2.5gL的碳羟磷灰石处理Cd2+废水,在Cd2+初始浓度为80mgL、温度为40℃左右、pH值为6、作用时间1h的条件下,去除率为93%左右碳羟磷灰石对Cd2+的吸附等温线符合Freundlich和Langmuir两种模式用2.5gL的碳羟磷灰石处理Cu2+废水,在Cu2+初始浓度为60mgL、温度为40℃左右、pH值为6、作用时间1h的条件下,去除率为93.17%碳羟磷灰石对Cu2+的吸附等温线符合Freundlich和Langmuir 两种模式用2.5gL的CHAP处理Zn2+废水,在Zn2+初始浓度为100mgL、温度为40℃左右、pH值为6~7、作用时间45min的条件下,去除率为98.67%CHAP对Zn2+的吸附等温线符合Langmuir和Freundlich两种模式CHAP对重金属离子的吸附在低pH条件下主要是离子交换吸附和表面吸附,在高pH条件下易形成氢氧化物沉淀碳羟磷灰石对Zn2+的热力学研究表明,碳羟磷灰石吸附Zn2+的过程是吸热过程共存离子吸附研究表明四种重金属离子共存时使得每种重金属离子的吸附容量均降低,因为共存的金属离子对结合位点相互竞争结合解吸实验表明各种解吸剂对Zn2+的解吸能力有限,这表明碳羟磷灰石对重金属离子有较好的亲和力在对吸附了重金属离子的碳羟磷灰石进行观察发现,吸附了重金属的样品表明有针尖状结构 标题:工业废水重金属离子吸附剂碳羟磷灰石吸附性能 桔子皮纤维素化学改性生物吸附剂制备方法重金属吸附吸附动力学

相关文档
最新文档