蛭石对金属锌镉的解吸特性与机理研究

论文摘要

目前,我国城市污水的处理仍是当前需要迫切解决的问题。城市污水一般含有工业废水,其中往往含有部分重金属,因此,处理好城市污水,必须解决废水中重金属污染物质的去除问题。吸附技术是降低废水中重金属元素含量的有效方法。人工湿地是目前城市污水处理的研究热点之一,因此为人工湿地选择一种吸附-解吸性能好、去除率高又能循环使用的填料,对利用人工湿地来处理重金属废水起着重要的作用。本研究选择对重金属离子具有良好吸附性能且解吸性能相对较好的蛭石作吸附剂,针对目前污染严重的含锌、镉废水,就蛭石定量吸附-解吸锌、镉的问题开展相关理论研究与实验分析。结果表明：（1）蛭石对重金属Zn2+有较强的吸附性能,其吸附速率在初始2h内很高,但随时间的延长逐步降低,并在8h左右趋于零。（2）蛭石吸附重金属Zn2+的平衡吸附密度qe随起始离子浓度C0增大而增大,随吸附剂浓度W0增大而减小；而Zn2+的去除率则随之相反。（3）蛭石对Zn2+的吸附反应属于吸热反应。在15-45℃范围内,Zn2+的平衡吸附密度qe随温度升高而略微增大。蛭石对Zn2+和Cd2+的解吸反应属于放热反应。在15～45℃范围内,Zn2+和Cd2+的平衡解吸密度随温度升高而略微减小。尽管温度增大有利于吸附,不利于其解吸,但温度影响所导致的差异并不显著。（4）pH是影响吸附的主要因素之一。蛭石对Zn2+的平衡吸附密度qe随溶液pH值增大而增大。（5）水溶液体系中离子吸附后,离子的自解吸速率很慢,说明自发吸附过程具有较大的不可逆性。（6）电解质可加快吸附体系中离子解吸速率,解吸量随着电解质浓度的增加而增加。（7）蛭石对Zn2+、Cd2+的解吸能力较强,但平衡所需时间较长,在12h左右。（8）蛭石-水溶液吸附体系的解吸是离子交换解吸。在加入电解质的条件下,被吸附离子可由吸附剂解吸出来。解吸过程中,Zn2+、Cd2+的解吸量恒小于电解质交换离子被吸附的量。本研究结果对改善吸附、解吸条件和促进吸附、解吸技术在废水处理中的应用具有重要的意义与参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 水资源现状
• 1.2 锌、镉废水污染及危害性
• 1.3 水处理状况
• 1.4 吸附
• 1.4.1 吸附的类型
• 1.4.2 影响吸附的因素
• 1.5 解吸
• 1.5.1 解吸理论与研究进展
• 1.5.2 影响解吸的因素
• 1.6 蛭石吸附法处理重金属废水的研究
• 1.7 研究的目的、指导思想和主要研究内容与意义
• 2 实验材料与方法
• 2.1 吸附介质-蛭石
• 2.2 吸附离子
• 2.3 实验仪器与药品
• 2.3.1 实验仪器
• 2.3.2 实验药品
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 吸附实验方法
• 2.4.2 解吸实验方法
• 2.5 样品分析方法
• 2.5.1 金属离子
• 4⁺'>2.5.2 NH₄⁺
• 4^3-'>2.5.3 PO₄^3-
• 2.6 常用符号和吸附、解吸密度计算
• 2.6.1 常用符号意义
• 2.6.2 吸附密度计算
• 2.6.3 解吸密度计算
• 3 水溶液中离子的吸附
• 3.1 吸附时间对吸附的影响
• 3.2 体系初始浓度对吸附的影响
• 3.3 温度对吸附的影响
• 3.4 pH对吸附的影响
• 3.5 小结
• 4 水溶液中离子的解吸
• 4.1 自解吸
• 4.1.1 解吸动力学实验结果
• 4.1.2 蛭石-水溶液体系重金属解吸结果
• 4.1.3 蛭石-水溶液体系氨氮、总磷解吸结果
• 4.2 电解质解吸
• 4.2.1 不同解吸方法的实验
• 4.2.2 解吸时间对解吸的影响
• 4.2.3 不同解吸剂的影响
• 4.2.4 温度对解吸的影响
• 4.2.5 解吸量
• 4.3 解吸机理探讨
• 4.4 小结
• 5 结论与探讨
• 5.1 结论
• 5.2 创新
• 5.3 建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢