正文 吸附法處理重金屬離子的研究進展(2 / 2)

4.粘土礦物 粘土礦物是一種優良的天然吸附材料,其具有高比表麵、高負電荷及高離子交換性能。在作為吸附材料的粘土礦物中,膨潤土是研究較多的一種。它是以蒙脫石為主要礦物成分。蒙脫石是由顆粒極細的含水鋁矽酸鹽構成的層狀礦物,其單位晶胞係由矽氧四麵體和鋁氧八麵體按2∶1組成的晶層,在晶層內存在廣泛的同晶置換,使晶層中產生永久性負電荷,這樣層間可通過吸引並容納陽離子來達到電荷平衡。獨特的結構使得膨潤土具有優良的離子交換和吸附性能。目前用改性膨潤土處理含重金屬離子的廢水是科研工作者研究的熱點之一。實驗表明:若對膨潤土進行加熱改性後處理廢水中的Pb2+、Cd2+和Ni,當加熱溫度達到400℃時,處理效果最好,高於未改性的膨潤土。而且使用過的膨潤土汙泥可作為製造水泥和磚的原料,從而達到循環利用的目的。又有研究表明利用改性膨潤土對Cr6+進行吸附處理,pH值為6時,去除率大於95%。當高濃度時改性膨潤土甚至優於活性碳。吸附機理分為表麵絡合吸附和層間離子交換吸附,且以後者占主導地位。由此可見,價格低廉的礦物材料,若能在工藝條件上加以改進,無疑可在重金屬離子處理中替代價格較貴的活性炭,發揮更大的作用。

5.生物吸附劑 生物吸附劑是包括藻類、細菌、酵母、黴菌等在內的生物體及其衍生物。因生物吸附劑是利用生物體體內特有的化學成分和結構特征來吸附重金屬離子,所以生物吸附法是一項處理重金屬離子廢水汙染的新技術,與傳統技術相比,其具有以下優點:(1)投資少,運行費用低,無二次汙染;(2)處理效率高,且在低濃度下,金屬可以被選擇性地去除;(3)pH值和溫度條件範圍寬(40~90℃);(4)可有效地回收一些重金屬。因此逐漸成為研究熱點。生物吸附劑因其細胞壁及細胞壁上的官能團和酶,可吸附廢水中的重金屬離子。若用啤酒酵母對水溶液中Cd2+和Cu2+進行吸附,結果表明:當Cu2+的濃度≥50mg/L時,啤酒酵母對Cd2+不產生吸附,對Cu2+產生專性吸附。若用多細胞藻海帶處理含Cu2+、Ni2+廢水,結果表明在適宜的條件下,海帶對Cu2+、Ni2+的去除率分別為95.17%、97.23%。若用兩種曲黴A.sojaeM146和A.oryzaeM149的菌體作為吸附劑對水中的Pb2+、Cd2+進行去除實驗,結果表明吸附的最佳pH為5.5,溫度為30℃,時間為1h。在最佳實驗條件下,A.sojaeM146對Pb2+和Cd2+吸附率分別為69.76%和72.28%;A.oryzaeM149對Pb2+和Cd2+吸附率分別為60.64%和81.34%。對生物吸附劑進行化學改性以達到較好的吸附效果是許多研究者所追求的,例如用改性海帶作為吸附劑,研究了改性海帶對銅離子的吸附性能,結果表明:氫氧化鈉處理後的海帶對銅離子的吸附量達到88.0mg/g,吸附量比改性前增加兩倍多。

展望:吸附法作為一種重要的吸附重金屬離子的方法,其具有高效、簡便和選擇性好等優點。但目前工業上使用的吸附劑普遍價格昂貴,因此開發廉價、高效率、無汙染、可再次利用的吸附劑將是重金屬離子吸附研究的主要方向。目前吸附劑可以通過物理、化學等方法對現有吸附劑進行改性,以增強吸附劑對重金屬離子的選擇吸附性;應加強對生物吸附劑的開發研究,生物吸附劑具有品種多、來源廣泛、價格便宜、操作簡單、吸附量大、選擇性好、效率高以及可降解不會造成二次汙染等優點;因此吸附劑的再生和二次汙染也是吸附法吸附重金屬離子中應該著重考慮的問題。隨著吸附法在吸附重金屬離子領域研究的進一步深入,對這些控製因素的解決,將會使吸附法進入更新的階段。