摘要:利用TiO2复合吸附剂进行了含铅废水的去除实验,并与活性炭吸附法进行了对比,结果表明,对于Pb2 的质量浓度为50 mg/L的水样,Pb2 的去除率为98.2 %,高于或相当于活性炭吸附法。
关键词:TiO2复合吸附剂 含铅废水 去除率
1 实验部分
1.1 含Pb2 水样
用Pb(NO3)2配制,Pb2 的浓度为50mg/L。
1.2 TiO2复合吸附剂的制备[2]
TiCl4醇解过程中加入一定量的添加剂,经微滤、干燥、煅烧制得TiO2复合吸附剂。
1.3 吸附实验
取100mL水样加入到烧杯中,调整溶液的pH值,加入一定量的TiO2复合吸附剂(以下简称吸附剂),开启磁力搅拌器,搅拌一定时间后,稍放置后过滤,滤液用双硫腙分光光度法测定其中的Pb2 的浓度[3],进而计算Pb2 的去除率。
Pb2 的去除率(%)= [(ρ0 -ρ)/ρ0]×100%
式中,ρ0 – 吸附前,水样中Pb2 的质量浓度,mg/L;
ρ - 吸附后,水样中Pb2 的质量浓度,mg/L。
2 结果与讨论
2.1 吸附剂的吸附机理
吸附剂粒径小,表面多孔,有较大的比表面积,所以具有很强的吸附作用和较大的吸附容量,可以将污染物吸附而除去,同时,由于添加剂的协同作用,更能够提高其去除率。
吸附剂的表面带负电荷,极容易吸附水中带正电荷的离子如Pb2 等,发生凝聚,产生难溶性的化合物,这些化合物再被吸附、沉降去除。
2.2 吸附时间的选择
取100 mL 水样,调整溶液的pH值为8,搅拌强度同1.3,吸附剂的用量为1.0g,不同吸附时间下Pb2 去除率的变化如表1所示。
表1 吸附时间和Pb2 去除率的关系
吸附时间/min | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
Pb2 去除率/% | 50.6 | 68.5 | 89.5 | 95.5 | 98.2 | 98.3 |
从表1可以看出,Pb2 的去除率刚开始随着时间的增加而增加,但当吸附时间达到40min以后时,去除率达到98.2%,以后基本不再增加,这说明Pb2 的吸附已经达到饱和。因此,在此反应条件下,吸附时间为40min。
2.3 吸附剂用量的选择
取100 mL水样,调整溶液的pH为8,搅拌强度同1.3,吸附时间40 min,改变吸附剂的用量,其Pb2 去除率的变化如表2所示。
表2 吸附剂用量和Pb2 去除率的关系
吸附时间/min | 0.2 | 0.4 | 0.4 | 0.8 | 1.0 | 1.2 |
Pb2 去除率/% | 78.8 | 84.5 | 93.2 | 97.7 | 98.2 | 98.5 |
从表2看出,Pb2 的去除率随吸附剂用量的增加而增加,当吸附剂的用量达到 1.0g时,Pb2 去除率达到了98.2%,以后增加得不明显,因此时对于Pb2 的质量浓度为50mg/L的水样,经处理后,Pb2 的质量浓度已经小于1.0mg/L。故该实验中,对于Pb2 质量浓度为50mg/L的100mL水样,吸附剂的用量定为1.0 g。
2.4 溶液pH的选择
取100mL水样,吸附剂的用量为1.0g,搅拌强度同1.3,吸附时间40min,改变溶液的pH,其Pb2 去除率的变化如表3所示。
表3 溶液pH值和Pb2 去除率的关系
溶液pH | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
Pb2 去除率 | 45.5 | 48.8 | 57.5 | 72.5 | 90.4 | 98.2 | 98.3 |
从表3可以看出,当溶液的pH值由3 ~ 9,Pb2 的去除率不断生高。在低pH区时,TiO2
仅有吸附、交换作用,而在高pH区,既有吸附交换作用,又伴有沉淀作用,故去除率不断升高,但在过高的pH值条件下,会造成分离的困难。故本实验选用pH为8。
2.5 TiO2复合吸附剂吸附和活性炭吸附实验比较
取100mL水样,搅拌强度同1.3,吸附时间40 min,溶液的pH值8,在TiO2复合吸附剂和活性炭吸附剂的用量相同的条件下分别进行吸附实验,结果见表4。
表4 TiO2复合吸附剂吸附和活性炭吸附实验比较
用量/g | 0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 |
吸附剂的去除率/ % | 0 | 78.8 | 84.5 | 93.2 | 97.7 | 98.2 |
活性炭的去除率/% | 0 | 77.8 | 84.5 | 93.1 | 96.8 | 98.1 |
表4结果说明二者用量相同的情况下,TiO2复合吸附剂对Pb2 的去除率普遍高于(或相当于)活性炭对的Pb2 去除率,当然,活性炭的吸附条件(如温度、pH值等)可能和TiO2复合吸附剂的吸附条件不同,但这里只是为了说明本实验用吸附剂的优越,并没有做过多的研究。
4 结论 利用TiO2复合吸附剂成功地进行了含铅的去除实验,对于Pb2 的质量浓度为50mg/L的100mL水样,吸附剂的用量1.0g,吸附时间40min,溶液pH值8,此时Pb2 的去除率 98.2%,高于或相当于活性炭吸附法。
参考文献
[1] 劳勒D F,现代水处理技术[M],北京:中国环境出版社,1987
[2] 鲁秀国等,TiO2掺杂Pd2 吸附剂去除中Cr6 的实验研究[J],工业用水与,2002,33(5):26 – 29。
[3] 奚旦立等,环境监测(修订版)[M],北京,高等教育出版社,2001