改性活性炭对废水中汞吸附的研究

汞及其化合物是一种有毒物质, 可以在生物体中蓄积, 在环境中能以零价态存在, 进入环境水体中的无机汞可以转化成毒性更大的有机汞, 直接或间接的影响到水体生物、陆生生物和人类健康, 因此对于水体中汞的去除的研究已经刻不容缓。

活性炭是一种多孔活性物质, 其比表面积大, 表面官能团较为丰富, 被广泛应用于环境空气、水体中污染物的治理。目前, 活性炭改性的方法主要有物理法微波辐射、超声波改性;化学法氧化还原、负载金属、酸碱、电化学、负载杂原子和化合物等方法改性[1]。本文通过硝酸-盐酸 (1:1) 体系改性活性炭, 并利用其吸附废水中的汞, 考察不同条件对废水中汞吸附性能的影响。

1 实验部分:

1.1 仪器, 试剂和材料

(1) AFS-930原子用光分光光度计 (北京吉天仪器有限公司) ;PHSJ-3F PH计 (上海精密科学仪器有限公司) ;AL204电子天平 (梅特勒-托利多上海仪器有限公司) ;HY-5A回旋式振荡器 (江苏金坛恒丰制造有限公司) ;101-00A恒温干燥箱 (金坛市白塔新宝仪器厂) 。

(2粒状活性炭;汞标准溶液 (环境保护部标准样品研究所) ;所用酸均为优级纯酸, 所用氢氧化钠为优级纯试剂。

1.2 活性炭改性

实验采用的吸附剂为粒状活性炭, 在使用前应先经过预处理。处理方法:将一定量的活性炭浸泡到浓硝酸和浓盐酸 (1:1) 溶液里, 用磁力搅拌器搅拌5小时, 然后用去离子水洗干净, 再在去离子水里煮沸20 min, 置于恒温干燥箱中, 在105oC下恒温干燥24 h。

2 结果与讨论:

2.1 p H值对吸附效果的影响

取6个离心管, 每个离心管里加100m L含汞溶液和2.5g (±0.003g) 预处理过的活性炭, 通过添加Na OH溶液和HNO3溶液来调节Hg2+溶液的p H, 使溶液的p H分别为4、5、6、7、8、9, 放入振荡器中震荡6h, 取出过滤, 再用原子荧光光度计测定溶液中Hg2+离子的含量实验结果见图1。

结果表明, 随着p H值的增加, 活性炭对重金属离子的吸附作用增大、吸附量增强。p H为6时, 其对汞的吸附效果最佳。酸性溶液中活性炭对重金属的吸附能力增加, 但在碱性溶液中其吸附能力相对较低, 酸性溶液比碱性溶液有利于活性炭对重金属的吸附去除。

2.2 吸附时间对吸附效果的影响

根据上组实验结果, 选定p H值为6, 测定吸附时间对活性炭吸附效果的影响。取6个离心管, 每个离心管里加100 m L含汞溶液和2.5g (±0.003g) 预处理过的活性炭, 调节p H至6 (±0.04) , 分别震荡1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h, 取出过滤, 用原子荧光光度计测定溶液中Hg2+离子的含量, 结果见图2。

结果表明, 前四小时活性炭吸附率呈上升趋势, 随着时间延长, 溶液中的Hg2+的浓度缓慢降低, 吸附达到平衡。达到平衡的时间大约5h。

2.3 活性炭加入量对吸附效果的影响

根据上两组实验结果, 选定p H值为6, 震荡吸附时间为5h, 测定活性炭添加量对吸附效果的影响。取5个离心管, 每个离心管里加100m L含汞溶液, 分别加入0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g的活性炭, 然后调节p H至6 (±0.04) , 震荡5 h后取出过滤, 用原子荧光光度计测定溶液中Hg2+离子的含量, 结果见图3。

结果表明, 活性炭量在2g以下时, 随着活性炭投加量的增加, 活性炭对Hg2+的吸附率明显升高, 活性炭量在2g以上时, 活性炭的吸附率几乎不再增加, 所以根据实验结果, 2g的投加量为最适投加量。

3 结语

实验结果表明, 活性炭吸附水中Hg2+溶液最佳p H值为6, 活性炭的最佳量为2.0g, 达到吸附平衡的时间大约为5 h, 活性炭颗粒处理10μg/L的Hg2+溶液的吸附效率最高, 可达99.53%。且随着汞离子溶液的初始浓度的增加, 定量的活性炭对其的去除率逐渐降低。

摘要：用硝酸-盐酸溶液改性活性炭, 并用于吸附废水中的汞, 采用原子荧光分光光度计测定吸附后溶液中含汞量。比较不同条件下, 改性活性炭对废水中汞的吸附效率。

关键词：改性活性炭,汞,吸附

参考文献

[1] 陈孝云林秀兰魏起华林金春欧水丽.活性炭表面化学改性及应用研究进展[J].科学技术与工程, 2008, 19 (8) :5463-5467.