- 相關(guān)推薦
泥炭對水中重金屬的吸附研究
摘要:泥炭的原始物質(zhì)主要來(lái)自蘚類(lèi)和草本植物,是在低溫、酸性和厭氧環(huán)境中形成的,作為天然生物活性物質(zhì)的載體,泥炭比褐煤、風(fēng)化煤等含有的大分子物質(zhì)豐富得多。因此,泥炭具有廣闊的綜合利用價(jià)值。我國的泥炭資源非常豐富,總儲量約50億噸以上,合理地開(kāi)發(fā)和利用泥炭,對國民經(jīng)濟建設,環(huán)境保護具有重要的意義。
關(guān)鍵詞:泥炭;重金屬離子;吸附
現代工業(yè)和其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,城市人口的增長(cháng)使環(huán)境污染越來(lái)越嚴重,使目前為數不多的水源遭到了大量的污染。生活污水,工業(yè)廢水,農田農藥化肥等的水溶物和廢氣的淋洗物等對水體進(jìn)行了大量的污染使水體內部平衡被破壞水體失去自我凈化的能力,重金屬污染物大量富積。包括砷、汞、鎘、鉛、鎳、銅等大量重金屬污染物等,嚴重危害正常的生產(chǎn)工作和生活。
1 重金屬的危害
1.1 鎳的危害
鎳可引起接觸性皮炎。大量口服時(shí)會(huì )出現嘔吐(像銅中毒一樣)、腹瀉、急性胃腸炎和齒齦炎,長(cháng)期接觸,能使頭發(fā)變白。長(cháng)期接觸低濃度羰基鎳,可能會(huì )全身中毒,導致肺、肝、腦等損害,并可能導致肺癌、胃癌、副鼻竇癌的發(fā)病率和死亡率增高。
1.2 銅的危害
攝入過(guò)量的銅是有害的,銅鹽尤其是醋酸銅和硫酸銅的毒性比銅本身大。有色冶金廢水中的銅多為硫酸銅。人口服硫酸銅的致死量約為10g,有時(shí)口服0.65～0.975g即可產(chǎn)生嚴重中毒。
2 泥炭吸附重金屬的機理
吸附機理有離子交換、絡(luò )合、表面吸附、化學(xué)吸附等四種,離子交換法在廢水處理口中應用較廣,主要用于去除廢水中的金屬離子。泥炭還可通過(guò)絡(luò )合、表面吸附和化學(xué)吸附從水中吸附重金屬離子。
3 PH值對吸附率的影響
3.1 實(shí)驗方法
為防止PH過(guò)高重金屬離子發(fā)生沉淀,在酸性范圍內設了pH從2到7的六個(gè)梯度。配制50mg/L 的Cu2 、Ni2 溶液100ml,調pH分別至2,3,4,5,6,7,并置于250ml具塞三角燒杯中,加入泥炭(0.2g),室溫條件下振蕩2小時(shí)(150r/min),過(guò)濾,取濾液,用原子吸收法檢測Cu2 ,用丁二酮肟光度法檢測Ni2 。
3.2 PH對泥炭吸附重金屬的影響
試驗發(fā)現,PH對泥炭吸附效率的影響很大,在PH2～6之間吸附效果顯著(zhù)增大,在6的時(shí)候取得最大值,達到了68.94%;當PH為7的時(shí)候泥炭對銅離子的吸附效果則開(kāi)始下降,變?yōu)?8.51%。所以說(shuō)當PH為6的時(shí)候泥炭對銅離子的吸附效果最好,接近70%。同理,鎳離子在PH2～6之間吸附效果顯著(zhù)增大,在6的時(shí)候取得最大值,達到了83.57%;當PH為7的時(shí)候泥炭對鎳離子的吸附效果則開(kāi)始下降,變?yōu)?8.63%。所以說(shuō)當PH為6的時(shí)候泥炭對鎳離子的吸附效果最好,接近85%。
4 金屬離子的初始濃度對吸附效率的影響
4.1 實(shí)驗方法
分別配制濃度為5、10、20、50、100mg/L的Cu2 、Ni2 溶液100ml,調pH至最佳,置于250ml具塞三角燒杯中,加入泥炭(0.2g),室溫條件下振蕩2小時(shí)(150r/min),過(guò)濾,取濾液,用原子吸收法檢測Cu2 ,用丁二酮肟光度法檢測Ni2 。
4.2 初使濃度對泥炭吸附效果的影響
試驗發(fā)現,隨著(zhù)起始濃度的增加,泥炭的去除率在50%的時(shí)候明顯變緩,可以確定在初始濃度50mg/L的時(shí)候是最好的實(shí)驗條件。此時(shí)單位質(zhì)量的泥炭去除的鎳離子的數量最大。同理,鎳離子隨著(zhù)起始濃度的增加,泥炭的去除率在50%的時(shí)候明顯變緩,可以確定在初始濃度50mg/L的時(shí)候是最好的實(shí)驗條件。此時(shí)單位質(zhì)量泥炭去除的銅離子的數量最大。
5 泥炭投加量對吸附效果的影響
5.1 實(shí)驗方法
配制50mg/L Cu2 、Ni2 兩種重金屬離子溶液,分別各取100ml,每種金屬離子溶液取6組,調pH至最佳,置于250ml具塞三角燒杯中,分別加入0.05、0.1、0.2、0.3g的泥炭,于室溫下振蕩2小時(shí)(150r/min),過(guò)濾,取濾液,用原子吸收法檢測Cu2 ,用丁二酮肟光度法檢測Ni2 。
5.2 泥炭投入量對吸附重金屬的影響
試驗發(fā)現,當投加量到0.2的時(shí)候,吸附效率有顯著(zhù)的提高,然后吸附效果的增加開(kāi)始放緩,可以確定,在投加量為0.2的時(shí)候泥炭的經(jīng)濟價(jià)值最明顯,也能夠減小設備的負擔。所以對于銅離子來(lái)說(shuō),投加量為0.2的時(shí)候是最好的。同理,鎳離子當投加量到0.2的時(shí)候,吸附效率有了一個(gè)顯著(zhù)的提高,然后吸附效果的增加開(kāi)始放緩,可以確定,在投加量為0.2的時(shí)候泥炭的經(jīng)濟價(jià)值最明顯。所以對于鎳離子來(lái)說(shuō),投加量為0.2的時(shí)候是最好的。
6 時(shí)間對吸附效果的影響
6.1 實(shí)驗方法
配制50mg/L Cu2 、Ni2 兩種重金屬離子溶液,分別各取100ml,每種金屬離子溶液取6組,調pH至最佳,置于250ml具塞三角燒杯中,分別加入0.2g的泥炭,于室溫下振蕩10、30、60、90(150r/min),過(guò)濾,取濾液,用原子吸收法檢測Cu2 ,用丁二酮肟光度法檢測Ni2 。
6.2 吸附時(shí)間對泥炭吸附重金屬的影響
試驗發(fā)現,在開(kāi)始的20分鐘時(shí)間里,泥炭對銅離子的吸附速度很快;在接下來(lái)的70分鐘里,泥炭對銅離子的吸附增長(cháng)速度緩慢;從90分鐘以后,泥炭對銅離子基本上沒(méi)有再吸附,所以認為把標準時(shí)間定在穩定期是合理的,即120分鐘。同理,鎳離子在開(kāi)始的30分鐘時(shí)間里,泥炭對鎳離子的吸附速度很快;在接下來(lái)的60分鐘里,泥炭對鎳離子的吸附增長(cháng)速度緩慢;從90分鐘以后,泥炭對鎳離子基本上沒(méi)有再吸附。
7正交設計表
7.1 Cu2 正交設計表
如圖所示,當投加量為0.2,PH值為6.5,震蕩時(shí)間為60分鐘,初始濃度為0.05mg/L的時(shí)候,吸附效果最好。
7.2 Ni2 正交設計
如圖所示,當投加量為0.25,PH值為6,震蕩時(shí)間為60分鐘,初始濃度為 0.06mg/L的時(shí)候,吸附效果最好。
結論
1.當PH為6的時(shí)候泥炭對鎳離子的吸附效果最好,接近85%;銅離子的吸附效果最好,超過(guò)95%。
2.在初始濃度50mg/L的時(shí)候,單位質(zhì)量的泥炭去除的鎳離子、銅離子的數量最大。
3.當投加量到0.2的時(shí)候,吸附效率有了一個(gè)顯著(zhù)的提高,然后吸附效果的增加開(kāi)始放緩,可以確定,在投加量為0.2的時(shí)候泥炭的經(jīng)濟價(jià)值最明顯。
4.從實(shí)驗中可以得出泥炭對銅離子、鎳離子的完全吸附時(shí)間在90分鐘。
5.通過(guò)正交實(shí)驗確定各離子的最佳實(shí)驗條件。當投加量為0.2,PH值為6.5,震蕩時(shí)間為60分鐘,初始濃度為0.05mg/L時(shí),為銅離子的最佳實(shí)驗條件,吸附效果最好。當投加量為0.25,PH值為6,震蕩時(shí)間為60分鐘,初始濃度為0.06mg/L時(shí),為鎳離子的最佳實(shí)驗條件,吸附效果最好。
參考文獻
[1]科什特萬(wàn)И.И.著(zhù).校泥炭的基本性質(zhì)及其測定方法.北京:科學(xué)出版社,1989.1-2
[2]王魯敏等.硝化褐煤對鉻離子溶液的吸附研究.環(huán)境化學(xué),2001,20(1):54-58
[3]郁建栓. 淺談重金屬對生物毒性效應的分子機理. 環(huán)境污染與防治,1996,18(4):28
【泥炭對水中重金屬的吸附研究】相關(guān)文章：
高溫炭化法制備竹炭的研究-吸附11-16
凹凸棒石去除印染廢水中結晶紫的研究12-21
注漿技術(shù)在控制井筒涌水中的應用03-22
水中分娩260例臨床分析03-20
5種中藥材重金屬含量的測定03-12
丁基膠在輕鋼屋面防水中的應用03-20