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改性活性炭与铁屑处理含铬废水
改性活性炭与铁屑处理含铬废水
发布时间:2018/9/19 14:39:40      来源:4001百老汇会员登入     

    活性炭,4001com登录入口.jpg含铬废水主要来源于电镀行业。世界各国普遍把铬污染列为重点防治对象,含铬废水的去除是当今环境保护及综合利用的重要课题。目前,国内外对于含铬废水的处理方法主要分为物理法、化学法、离子交换法、电化学法以及生物法。

    活性炭,4001com登录入口.jpg吸附法利用吸附剂与被吸附物质之间的吸附力,使被吸附物质吸附在吸附剂上,达到水体净化的目的。吸附力可以是分子间引力,也可以是通过相互反应生成化学键引起的吸附。前者为物理吸附,后者为化学吸附。在污水处理中,多数情况下,往往是多种吸附的综合结果。理化吸附法处理含铬废水常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、活化煤、沸石和硅藻土等。这些吸附剂在含铬废水处理中显示了较好的吸附性能,铬去除率均在70%以上,最高可达9%。近年来开发出许多价格低廉、资源丰富的吸附材料。活性炭因其价格便宜易于获得,且吸附效果较为出色,是处理含铬废水最为常用的吸附剂,不论是粉末或者颗粒活性炭在含铬废水的处理中都表现出较为出色的效果。而普通活性炭由于其吸附速度较慢,且吸附容量相对偏小,难以适应处理复杂水量的工程应用。如能对普通活性炭进行改性,增强其对废水中重金属离子的捕获能力,尤其是对低价态重金属离子的捕获能力,则既能减少滤料的消耗,提高活性炭使用寿命。

    活性炭,4001com登录入口.jpg本文采用锰盐对普通活性炭进行改性,同时添加少量铁屑形成一定的原电池,以提高对废水中重金属离子及残余有机物的捕获效率。

    工作原理:

    当少量铁屑与大量活性炭在水中接触后,由于铁屑(微阳极)与活性炭(微阴极)之间电位的差异,会形成大量的微电池,其电极反应为〔4, 5〕:

    阳极:Fe0→Fe2++2e-,Fe2+→Fe3++e-

    Cr2O72-+6e-+14H+→2Cr3++7H2O

    阴极:2H++2e-→2[H]→H2(g)

    O2+2H2O+4e-→4OH-

    同时,Fe(Ⅱ)与Cr2O72-也会发生如下反应:

    Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O

    碱性条件下,废水中的Cr(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)会生成相应氢氧化物絮体,其中氢氧化铁絮体有助于微量氢氧化铬絮体的互相凝聚,这些絮体最终都会被活性炭颗粒所截留,从而实现对废水的净化。

    活性炭,4001com登录入口.jpg活性炭与铁屑的混合体中活性炭的量处于绝对优势,因此占据优势地位的应该是具有特殊表面性质的活性炭对这些重金属离子的捕获过程。另外,活性炭的高比表面积及发达的空隙结构,使其具有非常强的吸附能力,包括物理吸附及化学吸附。物理吸附与其表面的空隙结构及比表面积大小密切相关。而化学吸附则与活性炭表面特性(如所带电荷性质)有关。通常活性炭表面会带有某些含氧基团如羟基等。这些带负电荷的基团会使活性炭表面的电荷总体呈现负值,而且含氧基团数量越多,活性炭表面所带负电荷就越强,对水中带有正电荷的重金属离子的吸引力也就越强。对电镀废水中的重金属离子而言,由于Cr(Ⅵ)及Fe(Ⅲ)等高价态离子所带电荷比对应的低价态离子所带电荷多,因此活性炭能优先吸附这些高价态的金属离子,从而实现对电镀废水中重金属离子的净化。

    活性炭,4001com登录入口.jpg通过对普通煤质颗粒活性炭采用锰盐进行改性,并添加少量铁屑后,获得了对电镀废水中重金属铬具有较强吸附能力的改性活性炭铁吸附剂。该吸附剂与普通4001com登录入口剂相比,吸附速度更快,吸附容量更大。其对废水中铬的去除过程,符合Langmuir吸附模式,属于单分子层吸附。与普通活性炭对废水中重金属铬的去除效果相比,改性活性炭铁吸附剂不但有更强的去除效果,还具有更宽的pH作用范围。

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