新興固吸法凈化廢水的論證與研究

近年來，染料工業(yè)廢水已成為主要的水體污染源之一，其顏色深、組成復(fù)雜、分布面廣，具有致癌、致畸、致突變效應(yīng)，易在生物體內(nèi)富集并通過食物鏈放大，終危害人體健康。因此，有效處理染料廢水是一項(xiàng)十分必要和有意義的工作。

國內(nèi)外研究人員嘗試了多種處理廢水的方法，如化學(xué)沉淀法、雙氧水氧化法、生物法、光催化降解法、固體吸附法等[1-6]。其中，雙氧水氧化法對降低廢水的色度、COD有工藝簡單、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，但污染物去除率不高；生物法不能使染料廢水完全脫色，因?yàn)榇蟛糠值娜玖蠌U水中的有機(jī)物對生物有毒副作用；光

催化降解法設(shè)備復(fù)雜，成本高，目前還不能廣泛應(yīng)用[7-9]；固體吸附法作為一種重要的方法，在處理廢水方面有著廣泛的用途。

近年來報道較多的固體吸附劑主要是活性炭、有機(jī)果殼濾料和分子篩。筆者綜述了近年來活性炭、果殼濾料和分子篩等固體吸附劑用于廢水處理的研究。

1 活性炭

活性炭具有較大的表面積和強(qiáng)吸附性能，是常用的吸附劑。但由于其運(yùn)行費(fèi)用較高，一般只用于廢水的深度處理。活性炭主要包括粒狀活性炭、粉狀活性炭和活性碳纖維等，制備活性炭的原料有木材、果殼、煤、瀝青和農(nóng)業(yè)廢棄物等。

MONSER等[10]用四丁基碘化銨和二乙基二硫代氨基甲酸鈉改性活性炭，用

來處理廢水中的Cu2+、Zn2+、Cr6+、CN－，結(jié)果顯示，四丁基碘化銨改性后的活性炭對CN－的吸附量為29.2 mg/g，二乙基二硫代氨基甲酸鈉改性后的活性炭對Cu2+、Zn2+、Cr6+的吸附量分別為38、9.9、6.84 mg/g，均超過未改性的活性炭。MARTIN等[11]把預(yù)處理的淤泥與濃硫酸混合、干燥，700 ℃氮?dú)夥諊�下焙�?0 min后冷卻，經(jīng)鹽酸、蒸餾水洗滌后得到所需的活性炭；通過吸附比較發(fā)現(xiàn)，制備的活性炭的性能優(yōu)于商業(yè)活性炭。MALIK[12]利用鋸屑獲取活性炭并用于廢水中染料的消除，當(dāng)溶液pH<3時，活性炭的吸附行為遵循一級反應(yīng)速率方程，飽和吸附量可達(dá)到300 mg/g。HAMADI等[13]通過高溫?zé)岱纸鈴U舊輪胎制備活性炭，用百草枯溶液作為模擬廢水進(jìn)行吸附性能測試，并與商業(yè)活性炭進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，高溫分解廢舊輪胎制備的活性炭的吸附速度很快，反應(yīng)開始5 min內(nèi)百草枯去除率達(dá)90%以上，效果優(yōu)于商業(yè)活性炭；吸附后的活性炭通過堿液淋洗可以再生，百草枯去除率仍可達(dá)70%以上。

2 無機(jī)果殼濾料

常通過往果殼濾料中加入無機(jī)鹽改性劑，使分散的果殼濾料形成柱層狀締合物結(jié)構(gòu)，締合顆粒之間形成較大的空間，從而改變了果殼濾料在水中的分散狀態(tài)及性能，提高果殼濾料的吸附能力和離子交換能力。

GUPTA等[14]用聚合的Zr對果殼濾料進(jìn)行改性，用于處理廢水中的Pb2+，發(fā)現(xiàn)隨著pH的增大Pb2+吸附量增加，整個吸附過程是自發(fā)的、放熱的。TAHIR等[15]研究了果殼濾料用于處理廢水中的Fe2+，F(xiàn)e2+去除率可達(dá)98%以上；同時還研究了廢水中其他陽離子對Fe2+去除的影響。孫家壽等[16]用鋁鋯混合對果殼濾料進(jìn)行改性，大幅度提高了果殼濾料對有機(jī)污染物的吸附能力，吸附率達(dá)89.6%。MA等[17]用Cu改性的果殼濾料處理亞甲基藍(lán)，發(fā)現(xiàn)改性后的吸附量比原土有所減��；凈水混凝劑吸附能力與溶液的離子強(qiáng)度、溫度等有關(guān)。 

由于果殼濾料表面具有親水疏油性，不利于其在有機(jī)相中的分散以及對有機(jī)污染物的吸附，因而當(dāng)果殼濾料用于有機(jī)體系時需要對其進(jìn)行有機(jī)改性，以使果殼濾料表面疏水化。常用的有機(jī)改性劑主要有烷基銨鹽、有機(jī)硅烷等。

AKCAY等[18]用十二烷基胺對果殼濾料進(jìn)行改性處理p-氯酚和p-硝基酚，通過結(jié)構(gòu)表征發(fā)現(xiàn)，改性后的果殼濾料層間距明顯加大，表面積降低。朱利中等[19]用十八烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基三甲基溴化銨改性果殼濾料，對廢水中的萘胺、萘酚、硝基苯和苯胺進(jìn)行了吸附研究，發(fā)現(xiàn)去除效率α-萘胺>β-萘胺>萘酚>硝基苯>苯胺。PAL等[20]研究了十四烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、氯化十六烷基吡啶改性的果殼濾料處理馬拉松等殺蟲劑，發(fā)現(xiàn)改性果殼濾料的吸附能力與有機(jī)碳的含量有關(guān)，即十六烷基氯吡啶改性土>十四烷基三甲基溴化銨改性土>十二烷基三甲基溴化銨改性土。ZCAN等[21]發(fā)現(xiàn)十二烷基三甲基溴化銨改性的果殼濾料對AB193（Acid Blue 193）的吸附量為740.5 mg/g，遠(yuǎn)超原土的吸附量(67.1 mg/g)。

SONG等[22]采用正己烷或氯仿為溶劑，用C18H37SiCl3和C18H37Si(OMe)3對果殼濾料進(jìn)行修飾，利用XRD、TG、BET等結(jié)構(gòu)表征發(fā)現(xiàn)，改性后的果殼濾料層間距沒有變化而表面積卻較小，說明有機(jī)硅烷成功地嫁接在果殼濾料的片層表面。趙春貴等[23]采用(CH3)3SiCl和(CH3)3CSi(CH3)2Cl為有機(jī)交聯(lián)劑制備有機(jī)交聯(lián)果殼濾料，研究了分散劑的極性對改性效果的影響，發(fā)現(xiàn)極性分散劑更有利于氯硅烷在果殼濾料片層間的插入。

烷基銨鹽除了作為單一組分的果殼濾料改性劑外，還可以與其他成分作為多組分改性劑。SMITH等[24]用芐基三乙基、四甲基分別與十六烷基三甲基復(fù)合制備雙交聯(lián)劑改性果殼濾料，去除水中非極性有機(jī)物。朱利中等[25-28]制備了一系列的雙陽離子、陰陽離子、陽非離子用于吸附水中的苯胺、苯酚、對硝基苯酚等，研究了交聯(lián)果殼濾料的吸附性能及吸附機(jī)制，發(fā)現(xiàn)吸附性能隨著長碳鏈有機(jī)陽離子含量的增加而增強(qiáng)，是表面吸附和分配作用共同作用的結(jié)果。

3分子篩

分子篩是一種硅鋁酸鹽，主要由硅鋁通過氧橋連接組成空曠的骨架結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊、內(nèi)表面積很大的空穴。由于分子篩的微孔分布單一均勻，因此是一種高效能、高選擇性的吸附劑。

WANG等[29]用MCM-22分子篩吸附處理染料廢水，發(fā)現(xiàn)對亞甲基藍(lán)、結(jié)晶紫和若丹明B的吸附量分別為1.8×10-4、1.2×10-4、1.1×10-4 mol/g；熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算表明，該吸附過程是一個吸熱過程。ZOU等[30]制備了氧化錳負(fù)載型分子篩，利用SEM、XPS、BET對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并用于處理溶液中Cu2+和Pb2+，發(fā)現(xiàn)Cu2+和Pb2+分別在pH為2.0～6.5、1.7～3.5時，吸附量隨溶液pH的增加而增大，后達(dá)到平衡。JUANG等[31]用MCM-41分子篩處理BG5和BV10（Basic Green 5和Basic Violet 10）兩種染料廢水，發(fā)現(xiàn)吸附后BG5和BV10后對分子篩的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響是不同的；中性條件下MCM-41對BV10的吸附效果佳。

結(jié)  論:目前，廢水處理中的常用吸附劑是活性炭，但價格昂貴，使其廣泛應(yīng)用受到限制，因而開發(fā)廉價、聚合氯化鋁將是水處理藥劑研究的一個重要方向。果殼濾料是一種天然黏土礦物，由于其特殊的結(jié)構(gòu)而具有良好的吸附和離子交換能力，其低廉的價格和豐富的儲量，使其在廢水處理領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。