人造沸石-水溶液混合離子體系中鋅、鎘離子的吸附特性與機理研究.pdf

1、人工濕地以其低能耗、低運行成本等優(yōu)點,近年來得到了廣泛應用。利用人工濕地處理含重金屬離子廢水是一種新興的工藝。但是人工濕地也有一些缺點制約了它的推廣,如占地面積大,處理能力及效率較低,抗有機及重金屬離子水力負荷能力有限,受季節(jié)氣候影響等。在人工濕地中加入一個吸附單元,利用填料對污染物的強大吸附性能,可以有效解決上述問題。但是至今為止,人工濕地尚未有統一的規(guī)范指南,吸附單元的設計及運行的一些基本參數更是沒有確定。吸附單元的設計與填料的選擇

2、需要知道污水處理量、起始污染物濃度與填料吸附能力及用量的基本關系,其涉及液/固體系吸附機理問題。
　　 前人在利用經典吸附理論描述在液/固體系中發(fā)生的吸附行為時,經常會出現參數不穩(wěn)定的現象。在許多情況下,吸附劑濃度效應(經典等溫曲線隨吸附劑濃度增大而降低的現象)是導致經典方程參數不穩(wěn)定的主要因為。且經典方程受基本函數關系的限制,不能在已知起始離子濃度C0和吸附劑濃度W0的條件下計算吸附量。因此,改進和完善液/固體系吸附理論、建立

3、更為科學實用的吸附定量模型,不僅能為人工濕地的工程設計提供基礎數據與參數,同時在環(huán)境界面化學研究中也具有一定理論意義。
　　 利用人造沸石(化學純,粒徑0.45～0.90mm)作為吸附劑,水為溶劑,在起始濃度為0.25-3mmol/L,吸附劑濃度為0.5～2.5g/L的濃度范圍內,設計了一系列實驗,來研究Zn2+、Cd2+和K+單一及混合離子體系中的吸附特性與吸附機制。主要目的是獲得基礎數據,檢測混合離子體系中的吸附效果,分析吸

4、附體系組成分,然后建立可以用來預測混合離子吸附體系的平衡吸附量預測模型。本研究得出的主要結論概括如下:
　　 1)人造沸石表現出很強的陽離子吸附性能,其陽離子飽和吸附量約為7.8mmol/g。利用人造沸石來去除廢水中的混合金屬離子可取得良好的處理效果。
　　 2)實驗證明交換與競爭性吸附是人造沸石吸附Zn2+、Cd2+、和K+主要途徑,溫度對離子吸附量的影響不顯著；
　　 3)經典等溫吸附線存在明顯的吸附劑濃度效

5、應,不同W0水平上的離子吸附等溫線之間存在顯著差異,基本趨勢是吸附等溫線隨吸附劑濃度W0增大而下降,用經典等溫曲線描述人造沸石對混合金屬離子的吸附過程時,經典方程參數呈現顯著差異。用經典方程計算吸附量時,模擬值與實測值相差很大。說明Langmuir與Freundlich方程均不能用來描述綜合樣本試驗數據。
　　 4)平衡離子吸附密度qe為CO/WO(起始點液相離子濃度CO與吸附劑濃度WO的比值)與Ce/WO(平衡液相離子濃度Ce

6、與WO的比值)兩者之差。重復測試證實qe、Ce/WO與CO/WO三者具有一一對應的關系。觀察到的現象表明液/固相離子吸附體系中的強度因子不是Ce而是固相的qe與液相的Ce/WO。
　　 5)混合離子體系中離子的吸附競爭能力基本遵循等當量濃度定律,若A離子的初始濃度為COA,混和離子體系總當量濃度為COT,則平衡時A離子的吸附當量qeA=qeTCOA/COT。
　　 6)基于單一離子系統的四組分模型,進一步提出適用于混合離