脱灰煤基活性炭吸附处理含镉废水

Posted 2023-01-13 活性炭

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摘要：考察了硝酸脱灰煤样自制活性炭对Cd（Ⅱ）的吸附去除特征。结果表明，随煤样粒径的减小，活性炭的吸附能力增强，吸附过程符合分形动力学特征；随着镉浓度的升高，活性炭对镉的吸附量增加，活性炭吸附镉符合Langmuir 等温方程，镉离子在活性炭上的吸附属单分子层吸附；煤基活性炭适宜的吸附除镉条件为粒径0.054 mm、Cd（Ⅱ）初始浓度35 mg/L、活性炭用量0.05 g、吸附时间1 h，此时的吸附容量达40 mg/g。

镉对人体可产生毒性效应，通过器官组织中的积蓄可引起骨痛病。工业生产上镉释放到环境中的主要途径是采矿、冶炼、燃煤、镀镉工业、化学工业、肥料制造和废物焚化处理等。镉对人体的毒害引起了世界各国的重视，我国将镉按一类污染物进行管理，含镉废水排放浓度限值为0.1mg/L；含镉废物也必须妥善堆放，以免因雨水造成土壤、水体污染。

目前，去除废水中镉的方法主要有化学法和生物法两大类。化学方法主要有中和法、硫化物沉淀法、吸附法、氧化法、膜分离法、离子交换法、电解法和絮凝沉淀法等。中和法反应速度较慢，硫化物沉淀法处理成本高且处理酸性废水时有硫化氢排放，氧化法适用范围窄，电解法和膜处理法成本高&生物方法有植物修复法和微生物法，在很多场合下往往需要多种方法的联合使用。吸附法被认为是去除重金属经济有效的方法。

活性炭因具有较高的比表面积、发育的微孔结构及较大吸附容量而常被作为吸附剂。此外，由于活性炭表面拥有各种官能团，尤其是含氧官能团，能有效吸附重金属，不少学者把目光投向原料来源广泛、吸附能力强、再生性强以及无二次污染的植物基活性炭，如使用互花米草、加拿大一枝黄花和银杏等制备的活性炭能有效去除含镉废水中的镉，但少有用煤作为活性炭原料处理含镉废水的研究报道。为此，本实验采用硝酸预处理煤为原料，考察了原料粒径、Cd(II)浓度、活性炭用量以及吸附时间对活性炭吸附Cd(II)性能的影响。。

1.实验

煤样制备。实验煤样选用重庆万盛某高硫煤矿煤样，取样后先将其破碎，然后筛分成40～80目(平均粒径为0.28mm，下同)、80～120目(0.15mm)、120～160目(0.108mm)、160～200目(0.0855mm)以及～200目(0.054mm)的煤样。煤样用稀硝酸溶液脱除原煤中的灰分及无机硫，具体方法如下)用1:4(体积比)的硝酸溶液按照1:7的比例浸泡煤样24h以上，然后抽滤分离，用热蒸馏水连续冲洗10min，常温干燥。

含镉废水处理。含镉废水用氯化镉(分析纯)配制，采用静态吸附法处理含镉废水。在250ml的烧杯中放入100ml预先配制的镉离子溶液，称取一定量的活性炭放入烧杯中，静置吸附、过滤，测定此时溶液中镉离子浓度(北京金索坤技术开发有限公司，氢化-火焰原子荧光光谱仪)，然后计算出活性炭的吸附容量。

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