乌鲁木齐污水处理概述铬污染废水净化处理方法
随着我国工农业的逐步发展,冶金、化工、陶瓷、印染、电子工业和选矿等行业每年在生产过程中均会产生大量的含有重金属离子的废水及废渣,若对这些污染物不加以处理而排放,不仅会对环境造成严重污染,也会严重影响人类健康。铬通常以三价或六价的化合物存在于环境中,含铬化合物的价态决定了它的毒性,一般认为Cr(Ⅵ)的毒性是Cr(Ⅲ)的500倍,且价态不同,其迁移率和生物可利用率也不同。由于铬对环境和人体的巨大危害,土壤、沉积物、地表水及地下水的铬污染也越来越受到关注。
去除水中的铬污染常见的处理方法有离子交换法、吸附法、膜处理技术法、化学沉淀法、电化学法和植物修复等。吸附法因具有高效性、处理成本低、适应性好以及选择性强等特点而受到环保工作者的青睐。近年来,生物质炭作为一种环保高效的土壤改良剂,被很多国内外学者研究和应用。耿勤等以玉米、稻壳制成生物质炭研究其对溶液中Cd2+的吸附性能,发现玉米秸秆炭和稻壳炭对Cd2+的吸附速率均较快,分别在10min和20min时达到吸附平衡,且反应适应pH范围为4.0~7.0,相同条件下,玉米秸秆炭对溶液中Cd2+的吸附能力强于稻壳炭。在实际应用中,采用的生物质炭大多数是改性过的,目的是为了改善生物质炭的吸附性能。本实验将新疆核桃壳在氮气氛围下进行炭化,研究氮炭化核桃壳对废水中Cr(Ⅵ)的吸附作用,并进行初步探讨来分析其吸附机理,为氮炭化核桃壳在含Cr(Ⅵ)废水净化处理中的应用提供理论依据。
1材料与方法
1.1仪器和试剂
试剂:重铬酸钾(GR)、硫酸(AR)、丙酮(AR)、二苯基碳酰二肼(AR)、氢氧化钠(AR)、磷酸(AR)和盐酸(AR)等。
主要仪器:箱式气氛炉(QSH-ABF-1400T型)、电子分析天平(AB204-N型)、HACH分光光度计(DR/2500型)、pH计(PHS-3E型)、数显测速恒温摇床(SHZ-82A型)、全自动氮吸附比表面仪(3H-2000A智能型)、电子扫描显微镜(S-570型)和傅立叶红外变换光谱仪(SpectrumoneNTS型)等。
1.2吸附剂制备
将洗净、烘干好的新疆核桃壳置于坩埚中,设定箱式气氛炉的温度为400℃,以大约3℃·min-1的速率在氮气氛围中炭化120min,随后温度自然降至室温,取出后置于干燥器中保存备用。
1.3吸附质的配置
称取于120℃下干燥2h的重铬酸钾2.829g,溶解于盛水烧杯中,继而将其移至1000mL的容量瓶中,加水稀释至标线并摇匀,即得到质量浓度为1000mg·L-1的Cr(Ⅵ)模拟储备水样,本实验过程中所用到的不同的Cr(Ⅵ)浓度都是由浓度为1000mg·L-1的溶液进行稀释而制得。
1.4吸附实验步骤与方法
1.4.1水样初始pH值对吸附效果的影响
量取50mL的初始浓度为20mg·L-1的Cr(Ⅵ)水样分别置于7个100mL的具塞锥形瓶中,采用1mol·L-1的HCl溶液和1mol·L-1的NaOH溶液来调节水样的初始pH值依次为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0和7.0,分别加入氮炭化核桃壳的质量为16g·L-1,设定摇床的转速为200r·min-1,于25℃下振荡180min,测定吸附后的Cr(Ⅵ)的浓度。
1.4.2吸附剂用量对吸附效果的影响
取初始浓度为20mg·L-1的Cr(Ⅵ)水样50mL于100mL的具塞锥形瓶中,调节pH值为2.0,吸附剂用量分别为2、6、8、10、12、14、16和20g·L-1,设定摇床的转速为200r·min-1,于25℃下振荡180min,测定吸附后的Cr(Ⅵ)的浓度。
1.4.3吸附时间对吸附效果的影响
量取50mL的初始浓度为20mg·L-1的Cr(Ⅵ)水样置于100mL的具塞锥形瓶中,调节水样的pH值为2.0,吸附剂投加量为16g·L-1,25℃时在200r·min-1的转速下分别振荡5、30、60、90、120、150、180和240min,取样测定吸附后的Cr(Ⅵ)的浓度。
1.4.4吸附温度对吸附效果的影响
取初始浓度为20mg·L-1的Cr(Ⅵ)水样50mL于100mL的具塞锥形瓶中,水样的pH值为2.0,吸附剂投加量为16g·L-1,摇床转速为200r·min-1,分别25、35、45、55和65℃下振荡吸附180min,取样测定吸附后的Cr(Ⅵ)的浓度。
1.4.5转速对吸附效果的影响
取初始浓度为20mg·L-1的Cr(Ⅵ)水样50mL于100mL的具塞锥形瓶中,水样的pH值为2.0,吸附剂投加量为16g·L-1,温度为25℃,分别在50、100、150、200、250和300r·min-1下振荡吸附180min,取样测定吸附后的Cr(Ⅵ)的浓度。
1.4.6Cr(Ⅵ)的吸附平衡实验
各量取50mL初始质量浓度分别为5、20、50、100、150和200mg·L-1的Cr(Ⅵ)水样至于具塞锥形瓶中,pH值调节为2.0,氮炭化核桃壳投加量16g·L-1,温度分别设定为25、35和45℃,在200r·min-1的转速下振荡吸附12h以确保吸附平衡,取样测定吸附后的Cr(Ⅵ)的浓度。
1.4.7测定方法
将核桃壳和氮炭化核桃壳先进行表面,采用电子扫面显微镜来测定其表面结构进行表征,同时利用KBr压片法,扫描范围为400~4000cm-1,选用傅里叶变换红外光谱仪进行官能团分析。
1.5分析方法
采用二苯碳酰二肼分光光度法来测定Cr(Ⅵ)的浓度。去除率η计算公式:
η=(C0-Ce)/C0×100%(1)
平衡吸附量qe计算公式:
qe=(C0-Ce)V/m(2)
式中:C0为初始水样中Cr(Ⅵ)的浓度,mg·L-1;Ce为吸附平衡后水样中Cr(Ⅵ)的浓度,mg·L-1;m为吸附剂质量,g;V为待处理水样的体积,L。
2结果与讨论
2.1氮炭化前、后核桃壳的表面结构表征
2.1.1SEM电镜分析观测结果
从1中可以看出,核桃壳未炭化前孔隙结构发达,孔形状为排列整齐的蜂窝状结构,孔道尺寸分布较为集中且均匀,比表面积为0.178m2·g-1。经氮气氛围下炭化后,其外形轮廓变得模糊,基本结构遭到了破坏,但增加了许多的微孔数量,比表面积为71.325m2·g-1,比表面积的变大使得贯穿到内部的孔隙率更大,因而对Cr(Ⅵ)的吸附效果更好。对于去除Cr(Ⅵ)的机理初步断定可能是氧化还原机理,因为在强酸性环境下,溶液中存在重铬酸钾强氧化性物质,也可能存在表面络合或静电吸附机理,可能是其中的一种,或是几种共同作用的结果,故需进一步分析。欢迎了解更多关于乌鲁木齐污水处理厂家与新疆污水处理工程的相关信息，欢迎前来了解咨询。