吸附法处理污水的研究进展

吸附法处理污水的研究进展

废水吸附法主要是利用固体吸附剂的物理吸附性和化学吸附性，以去除或减少水中的各种污染物质。固体吸附剂能有效的去除废水中多种污染物,特别是采用其它方法难以有效处理的剧毒和难降解的污染物,经处理后出水水质好且比较稳定,因而吸附法在废水处理中有着不可取代的作用。随着排放标准的日趋严格、水资源回收利用的日益迫切,吸附法在废水处理中的作用将越来越重要。本文就近几年废水的吸附法处理进行综述。1吸收材料的类型1.1水处理系统产量活性炭是最常用的水处理用吸附剂。包括粒状活性炭、粉状活性炭和活性炭纤维等。目前世界活性炭产量约70万吨,其中约50%～60%用于水处理。常用的制备活性炭的原料有木材、果壳、煤、沥青和农业废弃物等。煤基活性炭已超过活性炭总量的2/3以上,但煤基炭灰分高、比表面积小。提高煤基炭质量的主要途径为:降低灰分;添加化学试剂控制炭化过程并进行催化活化;开发新工艺等。1.2天然粘土矿物粘土类吸附剂主要有:膨润土、蒙脱石、凹凸棒土、硅藻土、沸石、海泡石、蛭石、蛇纹石、高岭土和伊利石等及其经过活化、改性或交联的产物。天然粘土矿物吸附性能较差,经过改性处理后其吸附性能显著提高。常用的改性剂方法有:焙烧改性、酸改性、阳离子改性等。该类吸附剂目前处于试验研究阶段。1.3高吸附剂常用的高分子吸附剂包括:合成树脂、离子交换纤维和壳聚糖及其衍生物等。1.4石榴材料加工的方法用作吸附剂和用于制备吸附剂的废弃物有:粉煤灰、玉米芯、淀粉渣、桉树皮、橘皮、石棉摩擦材料加工废弃物、盐场下脚料、铝土矿冶炼中产生的残渣-红泥(redmud)、炼钢炉渣(其主要成分是磁铁矿)、处理含铬废水时产生的废弃物Fe(Ⅲ)/Cr(Ⅲ)的混合物等。利用废弃物制备吸附剂可以有效的利用废弃物,变废为利。1.5复合基本生物活性物质复合吸附剂大多是由不同的吸附剂组分复合而成。如:铝矾土-钢渣吸附剂;凹凸棒粘土与钢渣混合制备AT-CS吸附剂;天然沸石与镁铝等化合物按一定配比混合制得FMA吸附剂;以膨润土、陶土、滑石粉和稀土氧化物为主要原料,用聚氨酯泡沫塑料作载体,制作成一种泡沫陶瓷吸附剂;活化硅藻土和助凝剂配制成的复合净水剂;利用生化物质甲壳素、壳聚糖和活性炭制备CCF高效复合生化吸附剂;复合吸附树脂等。1.6无烟煤内部孔隙结构变质程度较低的褐煤和长焰煤及变质程度较高的无烟煤内部具有比较丰富的孔隙,具有一定吸附性能。经过适当处理如炭化、活化等能改善煤的吸附性能。2采用吸附法处理废水2.1氟吸附剂对含磷废水的吸附栾兆坤等采用改性凹凸棒吸附剂处理含氟为4.20mg/L的模拟水样,动态吸附去除率可达95%以上,累计氟吸附容量达到10.5mg/g。MSrimurali等用高岭土、膨润土、木炭粉等吸附剂去除氟,最佳条件下,膨润土和木炭粉去除率分别为46%和38%。AMRaichur等用几种稀土氧化物的混合物吸附处理合成溶液中的F-,吸附量可达12.5mg/g。孙家寿等研制的FMA、BMA吸附剂对磷的动态吸附容量大于17mg/g、磷的去除率都在95%以上。而交联膨润土吸附剂(BA)对含磷废水的吸附效率达99.7%,吸附容量达3.26mg/g(以P计)。张兰泉等研制的沸石复合吸附剂对水中磷的吸附容量可达15mg/g以上。黄瑾晖等研制的海泡石复合吸附剂对磷的去除率也可达98%,吸附容量27mg/g以上。何杰等研究了天然沸石动态去除NH4-N效果及影响因素。2.2改性含铬废水RNaseem等将膨润土经150～200℃活化后,对水溶液中Pb2+的去除率达96%以上,而对HNO3、HCl和HClO4溶液中的Pb2+的去除率最高分别为86%、78%和79%。YAl-Degsw等用天然硅藻土和MnO2改性硅藻土吸附Pb2+,吸附容量分别为24和99mg/g。TNDeCastroDantas等用微乳液浸渍天然硅藻土后,一定条件下铬的吸附容量达28.44mg/g。SRengaraj等用两种阳离子交换树脂IRN77和SKN1吸附水溶液中的铬,吸附容量分别为35.38和46.34mg/g,最佳条件下的去除率为95%。KSelvi等用椰子树制备的活性炭吸附水溶液中的Cr(Ⅵ),吸附容量为3.46mg/g。黄国林等利用活性炭吸附处理含铬电镀废水,吸附容量为11.96mgCr(Ⅵ)/g。邵涛等研究了三价和六价铬在膨润土上的吸附。三价铬的最大饱和吸附量为0.47mg/g,远大于六价铬。胡福欣等以AlCl3和MgCl2-CaCl2为添加剂制得的改性膨润土对含铬废水具有良好吸附性能。HSoner等研究了红泥(铝加工业的废弃物)吸附剂吸附水溶液中的砷(As),pH=9.5时有利于As(Ⅲ)的吸附,而pH为1.1～3.2时,有利于As(Ⅴ)的吸附。宋金如等研究用凹凸棒石动态吸附处理含铀废水,铀的去除率在99.95%以上。易发成等研究表明人工合成NaA型沸石地锶、铯的吸附性能优于天然沸石、且迁移率低。沈学优等研究了膨润土、高岭土和伊利石对重金属离子Cu2+、Zn2+、Cd2+、Ni2+的吸附效果。结果为膨润土>高岭土>伊利石。郭继香等用蛭石吸附处理水中浓度为10mg/L的Cd2+、Cu2+、Fe3+、Pb2+、Ni2+,去除率为99%左右。吸附容量分别为2.0、3.5、5.5、1.0、2.5mg/g。汪玉庭等研究了交联壳聚糖对Cu2+、Cr2+、Zn2+、Cd2+、Ni2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子的吸附。杨洪的研究表明,壳聚糖对Cu2+和Pb2+的吸附量可达到200mg/g以上。VinodK等研究用甘蔗渣飞尘制备吸附剂处理废水中的Cu2+和Zn2+,动静态试验的去除率达90%和95%。2.3染料、水泥和活性美丽王连军等利用改性凹凸棒土处理染化废水,CODCr去除率为80%,脱色率为95%以上;高温焙烧膨润土对染化废水COD的去除率为74%,脱色率为95%以上。Ouafi等在H2O2存在的条件下,用粘土对橄榄厂黑褐色废水脱色。最佳条件下,多酚的去除率为87%,COD的去除率为66%。冀静平等利用聚合铁改性膨润土对酸性大红、活性艳红、酸性黑COD吸附去除率分别为45%、71%、60%。曾秀琼用羟基铁对膨润土进行柱撑后,在适宜条件下对弱酸性深蓝GR的去除率高达99%以上,吸附机理主要为表面吸附、离子交换和分配作用。Nagarethimnam等比较了商品活性炭和竹屑炭、椰壳炭、花生壳炭、稻壳炭、稻草炭等活性炭对水中亚甲基蓝染料的吸附,相对吸附容量分别为100、7.20、8.16、7.50、37.57、42.60mg/g。肖羽堂等利用电厂烟道灰吸附处理染料中间体二硝基氯化苯废水,最佳条件下,CODCr的去除率达79.8%～82.7%,脱色率达87%～89%。阎存仙等研究了粉煤灰对活性艳兰X-BR的去除效果,适当条件下的去除率可达95%以上。CNamasivayam等将废弃物-红泥经处理后用于处理废水中的刚果红染料,吸附容量达4.05g/g,吸附机理以离子交换为主。他们还研究了用农业废弃物椰纤维木髓(coirpith)活性炭吸附处理若丹明-B和酸性紫染料,吸附容量分别为2.56mg/g和8.06mg/g。2.4有机粘土处理对有机物的吸附TViraraghavan等研究了泥炭、飞灰(flyash)和膨润土三种吸附剂对废水中苯酚的吸附处理,去除率分别为46.1%、41.6%和42.5%。彭书传等将凹凸棒粘土经溴化十六烷基三甲胺(CTMAB)改性后,一定条件下,对水中酚的去除率达到88.5%。朱利中等研究了CTMAB改性膨润土、沸石和硅藻土对水中苯酚、对硝基苯酚和苯胺的吸附性能。结果表明,同种有机粘土处理不同有机物时,对硝基苯酚的去除效果最好,不同有机粘土处理同种有机物时,CTMAB-膨润土去除有机物的效果最好。他们还研究了双阳离子改性膨润土对水中上述有机物的吸附和有机膨润土对水中α-萘胺、β-萘胺和α-萘酚的吸附。Sung等研究表明,HDTMA-蒙脱石对水中的苯酚和2-、3-和4-硝基苯酚的亲和力顺序为:3-硝基苯酚≈4-硝基苯酚>2-硝基苯酚>苯酚。Theopharis等用Al2O3柱撑蒙脱石吸附溶液中的2,4-二氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚和五氯苯酚,吸附率分别可达26.3%,75.6%和95.2%。2.5加量0.51.0g/l时去除率金辉等用有机膨润土处理浓度为1500mg/L的乳化油废水,投加量为0.5～1.0g/L时,去除率达90%以上。周久锐将焦炭投放于含油废水处理池后,因吸附作用,排放后的废水含油量从38.80±5.51mg/L降低到5.70±1.60mg/L。2.6微生物改性粘土VinodK等研究了用甘蔗渣飞灰制备的吸附剂处理废水中的杀虫剂DDD和DDE,在一定条件下,静态吸附去除率达93%,二者的动态吸附去除率分别为98%和97%。ORPal等研究了高岭土、膨润土和蒙脱石及其改性产品对水中的杀虫剂马拉硫磷(Malathion)和去草胺(Butachlor)的吸附,改性粘土的吸附能力显著提高。EGonzalez-Pradas等用蒙脱石-Ce或Zr的磷酸盐交联化合物吸附去除水中两种农药(Diquat和Deisopropylatrazine),铈-蒙脱石优于锆-蒙脱石。2.7cod的吸附孙家寿等研究了有机交联膨润土对造纸废液的吸附处理,一定条件下,对COD的吸附效率可达61.5%,吸附容量为549.3mgCOD/g。徐志宏等研究了用造纸厂麦草浆黑液制备的两种活性炭和商品活性炭处理造纸综合废水。2.8废水处理的处理效果邹敏用CH-101大孔树脂处理甲苯硝化废水,在最佳条件下CODCr和总酚的去除率分别达80.7%和99.5%。周能等利用壳聚糖净化味精厂废水取得了较好的效果。2.9对废水中聚合物的吸附易发成等以膨润土为主要原料制备的净水剂对生活污水和酒厂生产废水均有较好的处理效果。彭勇军等用Al2(SO4)3对膨润土进行改性制得除臭剂,改性膨润土投入臭水中后,聚合铝离子进入水中形成混凝剂,并空出了更大的层间,导致大量生臭有机物的吸附。花蓓等研究发现壳聚糖对啤酒废水中的蛋白质、糖分、金属离子(Fe3+)有明显的吸附效果,同时也降低了啤酒废水中COD。KSKim等比较了F-400活性炭(美国Calgon公司产品)和稻壳炭对水中酚、NH+4-N和重金属的吸附。结果表明,稻壳炭对酚的吸附容量较高;F-400不能去除NH+4-N,而稻壳炭则可成功去除NH+4-N;F-400可成功去除铬和铅,但不能去