物理吸附法处理高盐废水中5种金属离子的脱除工艺研究*

蒋 媛，牛国飞，李建荣

(1 宁夏回族自治区食品检测研究院，宁夏 银川 750000；2 宁夏理工学院理学与化学工程学院，宁夏 石嘴山 753000；3 宁夏食品安全协会，宁夏 银川 750001)

随着科学技术的进步，工业化进程的高速发展，环境污染问题变的日益严重。目前我国面临严重的环境污染问题。环境污染问题中水资源污染尤为突出，水资源是人类生存的主要资源之一，因此，水资源污染问题逐渐受到越来越多的关注[1-3]。“三废”污染物任意排放，就会对生态环境造成污染，从而影响人们的日常生活[4-7]。高盐废水中的重金属大多由化工厂、实验室等产生，这些废液大多是致突变，致畸变，致癌物质，如果不经处理直接排入下水道或环境水体中，其中有害物质经长期积累会对周边水源，大气，土壤等环境造成严重危害[8-10]。因此，本文研究了物理吸附法对实验室高盐废水中重金属离子去除效率的影响和规律，重点研究重金属离子的最佳脱除工艺。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

722可见分光光度计，上海佑科仪器仪表公司；电子天平，广州市烽祈林实验设备公司；KQ3200DE超声波清洗机，昆山舒美数控；101-0AB干燥箱，天津泰斯特有限公司；容量瓶，广州市烽祈林实验设备公司；锥形瓶，广州市烽祈林实验设备公司。

硫酸(AR)、磷酸(AR)、氢氧化钠(AR)、二甲酚橙(AR)，天津凯通化学试剂；铜试剂(AR)、二甲基苄基罗丹宁(AR)、无水乙醇(AR)、高锰酸钾(AR)、三氯化铬(AR)、氯化铜(AR)、硝酸银(AR)、醋酸铅(AR)，天津市北联精细化学品。

1.2 实验方法

铬、铜、银、锰、铅5种元素标准溶液的质量浓度：1000 mg·L-1。

铬、铜、银、锰、铅5种元素混合标准系列：0.0 mg·L-1，1.0 mg·L-1，2.0 mg·L-1，3.0 mg·L-1，4.0 mg·L-1，5.0 mg·L-1；介质为超纯水试验用水为超纯水(电阻率为18.2 MΩ·cm)。

2 结果与讨论

2.1 物理吸附法去除铬离子的研究

分别取20.0 mL含铬离子的高盐废水放入12个锥形瓶中，加入30.0 mL蒸馏水，分别加入活性炭进行吸附，静置，过滤，加入5 mL硫磷酸混合溶液，显色定容至100 mL，待测。研究相同质量的吸附剂在不同时间段对铬离子的吸附，进一步探讨在时间相同时不同质量的吸附剂对铬离子的去除率。用紫外可见分光光度计进行测量，数据见表1。

表1 铬离子吸附时间、吸附剂质量与去除率的关系

由图1a可知在吸附剂质量相同，不同时间的吸附条件下，活性炭对高盐废水中铬离子的去除效率随着时间的增加在增加，在吸附时间为2 h时吸附不在发生变化，吸附率达到最大。图1b表明在时间相同时，研究不同质量的吸附剂对高盐废水中铬离子的去除率，随着吸附剂质量的增加而增加，当吸附剂质量为1.200 g时，高盐废水中铬离子的去除率达到最大值。由此，结果表明当吸附时间为2 h，去除率为98.79%，吸附剂质量为1.200 g，97.58%；为高盐废水中三价铬离子的最佳脱除工艺。

图1 铬离子吸附时间、吸附剂质量与去除率的关系

2.2 物理吸附法去除铜离子的研究

分别取20.0 mL含铜离子的高盐废水放入12个锥形瓶中，加入30.0 mL蒸馏水，分别加入活性炭进行吸附，静置，过滤，加入5 mL铜试剂溶液，显色定容至100 mL，待测。研究相同质量的吸附剂在不同时间段对铬离子的吸附，进一步探讨在时间相同时不同质量的吸附剂对铬离子的去除率。用紫外可见分光光度计进行测量，数据见表2。

表2 铜离子的吸附时间、吸附剂质量与去除率关系

由图2a可知在吸附剂质量相同，不同时间的吸附条件下，活性炭对高盐废水中铜离子的去除效率随着时间的增加在增加，在吸附时间为2.5 h时吸附不在发生变化，吸附率达到最大。图2b表明在时间相同时，研究不同质量的吸附剂对高盐废水中铜离子的去除率，随着吸附剂质量的增加而增加，当吸附剂质量为1.000 g时，高盐废水中铜离子的去除率达到最大值。由此，结果表明当吸附时间为2.5 h，97.24%，吸附剂质量为1.000 g时，97.75%；为高盐废水中铜离子的最佳脱除工艺。

图2 铜离子吸附时间、吸附剂质量与去除率关系

2.3 物理吸附法去除银离子的研究

分别取20.0 mL含银离子的高盐废水放入12个锥形瓶中，加入30.0 mL蒸馏水，分别加入活性炭进行吸附，静置，过滤，加入5 mL二甲基苄基罗丹宁(PDR)溶液，显色定容至100 mL，待测。研究相同质量的吸附剂在不同时间段对铬离子的吸附，进一步探讨在时间相同时不同质量的吸附剂对铬离子的去除率。用紫外可见分光光度计进行测量，数据见表3。

表3 银离子吸附时间和吸附剂质量与去除率关系

由图3a可知在吸附剂质量相同，不同时间的吸附条件下，活性炭对高盐废水中银离子的去除效率随着时间的增加在增加，在吸附时间为3.5 h时吸附不在发生变化，吸附率达到最大。图3b表明在时间相同时，研究不同质量的吸附剂对高盐废水中银离子的去除率，随着吸附剂质量的增加而增加，当吸附剂质量为1.500 g时，高盐废水中银离子的去除率达到最大值。由此，结果表明当吸附时间为3.5 h，去除率为97.56%，吸附剂质量为1.500 g时，去除率为97.83%，为高盐废水中银离子的最佳脱除工艺。

图3 银离子吸附时间和吸附剂质量与去除率关系

2.4 物理吸附去除锰离子的研究

分别取20.0 mL含锰离子的高盐废水放入12个锥形瓶中，加入30.0 mL蒸馏水，分别加入活性炭进行吸附，静置，过滤，定容至100 mL，待测。研究相同质量的吸附剂在不同时间段对铬离子的吸附，进一步探讨在时间相同时不同质量的吸附剂对铬离子的去除率。用紫外可见分光光度计进行测量，数据见表4。

表4 锰离子吸附时间、吸附剂质量与去除率关系

由图4a可知在吸附剂质量相同，不同时间的吸附条件下，活性炭对高盐废水中锰离子的去除效率随着时间的增加在增加，在吸附时间为50 min时吸附不在发生变化，吸附率达到最大。图4b表明在时间相同时，研究不同质量的吸附剂对高盐废水中锰离子的去除率，随着吸附剂质量的增加而增加，当吸附剂质量为1.300 g时，高盐废水中锰离子的去除率达到最大值。由此，结果表明当吸附时间为50 min，去除率为93.53%，吸附剂质量为1.300 g时，去除率为93.44%，为高盐废水中锰离子的最佳脱除工艺。

图4 锰离子吸附时间、吸附剂质量与去除率关系

2.5 化学沉淀法去除铅离子的研究

分别取20.0 mL含铅离子的高盐废水放入12个锥形瓶中，加入30.0 mL蒸馏水，分别加入活性炭进行吸附，静置，过滤，定容至100 mL，待测。研究相同质量的吸附剂在不同时间段对铬离子的吸附，进一步探讨在时间相同时不同质量的吸附剂对铬离子的去除率。用紫外可见分光光度计进行测量，数据见表5。

表5 铅离子吸附时间、吸附剂质量与去除率关系

由图5a可知在吸附剂质量相同，不同时间的吸附条件下，活性炭对高盐废水中铅离子的去除效率随着时间的增加在增加，在吸附时间为2.5 h时吸附不在发生变化，吸附率达到最大。图5b表明在时间相同时，研究不同质量的吸附剂对高盐废水中铅离子的去除率，随着吸附剂质量的增加而增加，当吸附剂质量为0.800 g时，高盐废水中铅离子的去除率达到最大值。由此，结果表明当吸附时间为2.5 h，去除率为91.51%，吸附剂质量为0.800 g时，去除率为94.05%，为高盐废水中铅离子的最佳脱除工艺。

图5 铅离子吸附时间、吸附剂质量与去除率关系

3 结 论

本文研究了物理吸附法处理高盐废水中重金属离子脱除方法，通过研究吸附剂质量相同，不同时间的吸附条件及在时间相同时，研究不同质量吸附剂的去除最佳工艺，研究表明：铬离子最佳脱除工艺是吸附时间为2 h，去除率为98.79%，吸附剂质量为1.200 g，97.58%，铜最佳脱除工艺是吸附时间为2.5 h，97.24%，吸附剂质量为1.000 g时，97.75%，银最佳脱除工艺是吸附时间为3.5 h，去除率为97.56%，吸附剂质量为1.500 g时，去除率为97.83%，锰最佳脱除工艺是吸附时间为50 min，去除率为93.53%，吸附剂质量为1.300 g时，去除率为93.44%，铅最佳脱除工艺是吸附时间为2.5 h，去除率为91.51%，吸附剂质量为0.800 g时，去除率为94.05%；研究了物理吸附法对实验室高盐废水中重金属离子去除效率的影响和规律，为实验室高盐废水处理提供参考。