论文部分内容阅读
砷是一种对人体及其它生物体有很强毒害作用的致癌物质,是五大有害重金属之一,而当前全世界有超过一亿人存在着饮用砷污染地下水的问题。常规的处理方法沉淀法除砷技术较为完善,但它处理后会产生大量废渣,造成二次污染;膜处理法对设备和操作技术要求高;生物法中微生物对周边环境的要求很严格;离子交换法不适宜处理多离子污染的废水;萃取法由于其自身特点,目前还没有用于工业生产废水和生活饮用水除砷的报道。相比于其他方法,吸附法成熟且简单易行,特别适用于量大而浓度较低的水处理体系。用吸附法来处理含砷废水,可将废水中的砷浓度降到最低水平而不增加盐浓度。活性炭纤维是一种良好的吸附剂,具有性能稳定,吸附速度快、吸附容量大、机械强度高等优点,在水处理领域有巨大的应用潜力。 实验对铁、锰改性的活性炭纤维(Fe-ACF、Mn-ACF)采用比表面积及孔容分析、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、Boehm滴定等分析手段对产物进行了表征,结果表明:Fe-ACF和Mn-ACF比表面积减小、平均孔径增大、孔容减小;酸性官能团都有增加;Fe-ACF表面有明显的絮状物包裹,Mn-ACF表面有针状颗粒物;Fe-ACF表面的氧化物为Fe2O3和Fe3O4,Mn-ACF表面的氧化物为MnO2。 静态实验研究了pH、初始浓度、吸附剂用量、吸附平衡时间、共存离子对吸附效果的影响。结果表明:当pH=7,初始浓度为3.5mg·L-1,铁改性活性炭纤维投加量为2.0g·L-1,吸附平衡时间为3h时,Fe-ACF吸附As(V)后出水浓度可以达到国家地表水环境质量标准(<0.05mg·L-1);当pH=7,初始浓度为10.0mg·L-1,锰改性活性炭纤维投加量为1.5g·L-1,吸附平衡时间为135min时,Mn-ACF吸附As(V)后出水浓度可以0.05mg·L-1。氟离子的存在不会影响Fe-ACF和Mn-ACF对砷的去除。 热力学和动力学研究表明,在研究的浓度和温度范围内,Fe-ACF和Mn-ACF对As(V)的吸附都与二级动力学模型及Langmuir等温吸附模型相吻合,属于自发的、吸热的化学吸附,最大吸附量分别为18.34mg·g-1和36.53mg·g-1。Fe-ACF的吸附机理为Fe(OH)3(s)吸附共沉淀除砷As(V);Mn-ACF吸附机理为Mn2+与As(V)结合及MnO2(s)表面位点对砷的吸附。 动态实验和稳定性实验研究表明,2h以内,Fe-ACF吸附初始浓度为3.5mg·L-1、Mn-ACF吸附初始浓度为10.0mg·L-1的As(V)模拟废水,出水浓度均低于0.05mg·L-1;1％NaOH溶液对Fe-ACF进行再生效果明显,吸附相同浓度的As(V)模拟废水,出水浓度接近0.05mg·L-1;Mn-ACF使用草酸浸泡再生效果明显。