纳米零价铁吸附法去除废水中的Pb2+

背景介绍铅作为一种具有生物蓄积毒性的重金属离子，严重危害着环境和人体健康。目前，含Pb2+废水的处理方法主要有化学沉淀法、吸附法、膜分离法、离子交换法、生物修复和电解技术等。化学沉淀法操作方便、设备简单，广泛应用于高浓度、大流量的含铅废水处理；吸附法操作简单，可同时处理多种重金属污染物，尤其适合低浓度废水处理，但废渣的处理及再生成本较高；膜分离法无需添加其他化学试剂，能耗低，但分离膜需要定期更换，成本较高；离子交换法选择性好、回收率高、操作工艺简单，但存在外排含盐废液、树脂普遍适用性差等缺点；生物法可同时处理多种金属离子，处理方法简便实用，过程控制简单，污泥量少，但占地面积大，处理效率不稳定；电解法可回收单质铅，但耗电量较大，处理能力小。近年来，纳米零价铁(Nanoscalezero-valentiron,nZVI)因其高比表面积、优异的吸附性和反应活性等优点被广泛应用于重金属污染物的去除。文章亮点1）通过液相还原法，采用NaBH4还原Fe2+制备了粒径约为50nm的纳米零价铁（nZVI），并应用于含Pb2+废水。2）过量的NaBH4有利于nZVI网状结构的生成，也有利于nZVI对溶液中Pb2+的去除，常温下，调节溶液pH4～6，nZVI的投加量为0.5g/L，当Pb2+初始浓度小于200mg/L时，nZVI可在20min内完成对Pb2+的去除，当Pb2+的初始浓度为300～500mg/L时，反应时间延长至60min才能完全去除，而当Pb2+的初始浓度为600mg/L时，去除率最大仅为84.2%。3）当Pb2+的初始浓度小于10mg/L时，滤液中的Fe2+浓度低于生活饮用水卫生标准《GB5749—2006》中规定的限量要求，不会对环境造成二次污染。内容简介1

实验部分1.1

主要仪器与试剂1.2

火焰原子吸收法工作条件火焰原子吸收法测定工作条件见表1，当滤液中Pb2+的浓度为1～30mg/L时，空心阴极灯使用最灵敏线283.3

nm，滤液中Pb2+的浓度为30～200mg/L时，使用次灵敏线261.4

nm。1.3

实验方法1.3.1

纳米零价铁颗粒的制备1.3.2

纳米零价铁去除Pb2+的试验1.3.3

标准溶液系列的配制分别向5个100mL容量瓶中加入适量的Pb2+，根据滤液中Pb2+浓度的不同，分别配制成表2所示各元素含量的标准系列溶液。2

结果与讨论2.1

纳米零价铁颗粒的形貌特征2.2

nZVI-1～nZVI-3号纳米零价铁颗粒对Pb2+的吸附特性2.3

nZVI加入后水溶液酸度的变化2.4

体系酸度对Pb2+去除率的影响2.5

nZVI-1投入量和反应时间对Pb2+的去除率的影响2.6

初始浓度对Pb2+去除性能的影响2.7

温度对Pb2+去除率的影响2.8

纳米零价铁吸附动力学研究2.9

等温吸附模型2.10

滤液中Fe元素浓度考察2.11

实际废水吸附实验3

结论本文在反应体系中加入过量的NaBH4合成了具有网状结构的nZVI，并探索了nZVI处理废水中的Pb2+的最佳试验条件。常温下，调节溶液的pH4～6，nZVI的投加量为0.5g/L时，Pb2+初始浓度越大，nZVI完全去除溶液中的Pb2+的时间也就越长，当Pb2+的初始浓度为600mg/L时，去除率最大仅为84.2%。nZVI对废水中Pb2+的去除更符合准二级动力学方程，吸附速率主要由化学吸附决定，Langmuir方程和Freundlich方程都能较好地模拟Pb2+的吸附过程，吸附既有单分子吸附，也有多分子吸附。含Pb2+废水经nZVI处理后，溶液中的Fe2+浓度随Pb2+初始浓度的增大而升高，当Pb2+的初始浓度小于10

mg/L时，滤