去除水中微量砷的吸附劑制備及其除砷性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、冶金行業(yè)、化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,以及含砷制品廣泛利用,砷對環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重。在世界上許多地區(qū)普遍存在著地下飲用水中As(Ⅲ)含量超標(biāo)的現(xiàn)象,關(guān)于飲用被砷污染的水而導(dǎo)致中毒的事件時有報(bào)道,人們對砷污染嚴(yán)重性也有了進(jìn)一步認(rèn)識。我國2007年7月1日起在全國范圍實(shí)施的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中也將砷的濃度從0.05mg/L降低到0.01mg/L。
　　目前含砷水的處理方法有沉淀法、離子交換法、

2、氧化法、生物法等,但是這些方法對于低濃度含As(Ⅲ)水的處理都存在缺陷?；趶U棄生物材料廉價(jià)易得、吸附容量大,不易產(chǎn)生二次污染等特性,選定啤酒麥糟作為制備吸附劑的原料,借助MaterialsStudio5.5軟件的DMol3模塊對各基團(tuán)與砷的配合能力進(jìn)行理論計(jì)算分析,計(jì)算相應(yīng)的前線軌道能量,為吸附劑的制備提供依據(jù)。
　　本論文采用PAM改性麥糟及甲醇改性麥糟吸附As(Ⅲ),突破傳統(tǒng)處理工藝過程需將As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)再進(jìn)行處

3、理的技術(shù)瓶頸。PAM改性麥糟吸附砷的最佳麥糟用量為3g/L,最佳pH為5,反應(yīng)時間在2h可以達(dá)到吸附平衡。在最佳反應(yīng)條件下可以使含砷水中的砷達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中0.01mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。
　　考察水體中具有代表性的陰陽離子共存時對改性麥糟吸附砷的影響。結(jié)果表明:Cd2+和Fe3+的加入可以促進(jìn)改性麥糟對As(Ⅲ)的吸附。而F-、NO3-、SO42-、PO43-等陰離子的存在對PAM改性麥糟吸附As(

4、Ⅲ)均有抑制作用。同時處理贛州市某一級水源,證實(shí)PAM改性麥糟是一種比較經(jīng)濟(jì)有效的除砷劑。
　　改性麥糟對As(Ⅲ)的吸附動力學(xué)研究表明,其與二級吸附動力學(xué)方程較吻合;該吸附過程符合Freundlich吸附等溫方程,且其n值均在10以內(nèi),說明吸附反應(yīng)是較易發(fā)生的;焓變△H值為負(fù)說明該吸附過程是放熱反應(yīng),且吉布斯自由能△G均為負(fù)值,說明吸附反應(yīng)均能自發(fā)進(jìn)行。
　　對吸附砷后的麥糟進(jìn)行解吸實(shí)驗(yàn)和毒性浸出實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)堿性溶液的解

5、吸效果優(yōu)于酸性溶液;依據(jù)毒性浸出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,本實(shí)驗(yàn)的麥糟可以直接填埋處置。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,PAM改性麥糟對As(Ⅲ)的去除率高于甲醇改性麥糟,這也與砷和各基團(tuán)配合的前線軌道能量計(jì)算結(jié)果相符合,即酰胺基與砷的結(jié)合能力優(yōu)于羥基與砷的結(jié)合能力。通過紅外光譜分析得出PAM改性后的麥糟中酰胺基的活性增大了;電鏡掃描結(jié)果也顯示經(jīng)過PAM改性的麥糟比未改性的麥糟孔隙變大了;而能譜分析發(fā)現(xiàn),與未改性麥糟相比,吸附砷后的PAM改性麥糟出現(xiàn)了砷峰