改性水葫蘆粉對(duì)廢水中Hg2+的吸附研究.pdf

1、重金屬廢水是指礦冶、機(jī)械制造、化工、電子、儀表等工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重和對(duì)人類危害大的工業(yè)廢水之一。汞是廢水中常見的一種重金屬離子，其存在對(duì)自然環(huán)境，人類生產(chǎn)生活都造成巨大的負(fù)面影響。目前，廢水中汞的去除方法主要有化學(xué)沉淀法、離子交換法、活性炭吸附法、電解法、膜分離法等。這些方法處理含汞廢水均有各自優(yōu)勢(shì)但同時(shí)存在著反應(yīng)速率慢、成本能耗高、去除率低、化學(xué)試劑用量大、易二次污染等缺陷。吸附法作為一種高效和低耗的水體修復(fù)和凈化手

2、段而受到人們的關(guān)注。水葫蘆是廣泛易得的生物吸附劑，植株所含的大量纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等物質(zhì)含有豐富的活性基團(tuán)，能夠吸附很多金屬離子和陰離子物質(zhì)，但吸附效果不佳。水葫蘆所含的活性基團(tuán)容易被化學(xué)改性，制備纖維素吸附劑，提高吸附效果。本研究采用二硫化碳（CS2）對(duì)水葫蘆粉進(jìn)行改性，以提高其吸附重金屬能力。由于粉末狀吸附劑不利于后期分離回收處理，因此，利用聚乙烯醇-海藻酸鈉（PVA-SA）凝膠固化改性水葫蘆粉，制備固化水葫蘆粉顆粒，考察其吸

3、附能力及利用價(jià)值。通過研究未改性/改性水葫蘆粉、固化水葫蘆粉顆粒對(duì)廢水中Hg2+靜態(tài)吸附解吸過程，及未改性/改性水葫蘆粉的結(jié)構(gòu)變化、吸附Hg2+機(jī)制，以期為提升水葫蘆粉對(duì)Hg2+的吸附能力及水葫蘆吸附產(chǎn)品應(yīng)用于實(shí)際提供科學(xué)依據(jù)。本試驗(yàn)主要研究結(jié)果如下：
　　（1）改性水葫蘆粉與未改性水葫蘆粉相比其表面性質(zhì)結(jié)構(gòu)、晶形結(jié)構(gòu)、分子基團(tuán)結(jié)構(gòu)均有明顯變化。改性水葫蘆粉表面凹凸不平，褶皺增多，明顯不規(guī)則的分布著大量的微孔，層狀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為多層疊

4、加，更加粗糙疏松，這種結(jié)構(gòu)更加有利于吸附過程的進(jìn)行。改性水葫蘆粉FTIR分析時(shí)在1101cm-1處出現(xiàn)的新峰標(biāo)志著改性成功，CS2成功改性到水葫蘆粉上。改性后水葫蘆粉中S含量為2.05％。
　?。?）水葫蘆改性后能顯著提高對(duì)廢水中 Hg2+的吸附效果。改性水葫蘆粉對(duì)Hg2+的平衡吸附量為961.70μg/g，對(duì)Hg2+的最大吸附量為31.05 mg/g。未改性/改性水葫蘆粉對(duì) Hg2+的吸附過程更好的擬合于擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，化學(xué)吸

5、附是整個(gè)吸附過程中重要的限速步驟。同時(shí)，動(dòng)力學(xué)邊界模型擬合發(fā)現(xiàn)，液膜擴(kuò)散也是未改性/改性水葫蘆粉吸附Hg2+過程中的重要步驟。未改性/改性水葫蘆粉對(duì)Hg2+的吸附過程能夠較好的符合Langmuir等溫吸附模型，對(duì)Hg2+的吸附是以孔隙或表面吸附為主的均勻單分子層吸附。吸附過程中存在物理吸附，吸附過程可以在試驗(yàn)溫度下自發(fā)進(jìn)行，吸附過程吸熱，升溫有利于吸附的進(jìn)行。
　?。?）由單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到改性水葫蘆粉吸附Hg2+的最佳條件

6、為試驗(yàn)溫度30℃、體系pH7.0、改性水葫蘆粉用量2.5g/L、改性水葫蘆粉粒徑>60目、Hg2+初始濃度1mg/L、吸附時(shí)間3.5h。在此條件下進(jìn)行試驗(yàn)，改性水葫蘆粉對(duì)Hg2+的去除率達(dá)到99%。
　?。?）改性水葫蘆粉的最佳固化條件為：PVA濃度為5%、SA濃度為0.5%、CaCl2濃度5%、改性水葫蘆粉濃度8%。固化顆粒吸附Hg2+的平衡時(shí)間是300min，與改性水葫蘆粉（180min）相比有所增加，固化顆粒平衡吸附量降低為

7、167.80μg/g。固化顆粒對(duì) Hg2+的吸附過程符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，吸附過程中有化學(xué)吸附。Freundlich線性方程較好的描述固化顆粒對(duì)Hg2+的等溫吸附過程，吸附是可以自發(fā)進(jìn)行的，吸附過程是吸熱過程，升溫有利于吸附。
　　（5）水葫蘆粉和固化顆粒均能多次較好的吸附 Hg2+，且吸附后容易再生。4種解吸液對(duì)未改性水葫蘆粉的解吸順序是：去離子水< NaNO3< EDTA< HCl；對(duì)改性水葫蘆粉的解吸順序是去離子水