给水厂废弃铁铝泥吸附重金属镉特性分析.docx

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1、给水厂废弃铁铝泥吸附重金属镉特性分析　　1引言　　随着工业生产的不断发展，印染、电镀和化工等行业产生了大量含重金属镉的废水，对公共健康造成了严重威胁.早在1984年，联合国环境规划署提出了具有全球意义的12种危害物质，其中镉被列在首位，它可以在人体肾或者肝脏累积从而对健康造成危害，还可以导致骨质疏松和软化.目前有多种技术方法可以去除水体中的Cd2+，如化学沉淀法、电解法、离子交换和吸附法，其中，吸附法去除Cd2+因具有操作简便、成本低廉等优点而备受亲睐，被认为是一种高效的处理方法.目前，研究较多的

2、吸附材料有天然磷灰石、铁和铝的氧化物、矿物材料及给水厂废弃铁泥等.　　在给水处理过程中，以铁盐或者铝盐作为絮凝剂去除水体中杂质时产生的废弃泥，因其对部分金属有较强的吸附能力而成为国内外研究的热点，它的主要成分为铁或者铝的氧化物或者氢氧化物、碳酸钙、粘土和有机质等.当前研究表明，给水厂废弃泥对铬、铅、铜、汞和硒均有较好的吸附效果.　　近年来，有学者开展了基于给水厂废弃泥控制镉污染的相关研究.例如，Brown等发现给水厂废弃泥对土壤中的镉有一定的固定能力.Chiang等的静态吸附实验证明，单一富铁废弃

3、泥的Cd2+饱和吸附量为21.02mg·g-1.以往的吸附研究只集中在单一富铁废弃泥对Cd2+的动力学和等温吸附特征上，但当前研究发现，一些富含铁铝物质的工业副产品在钝化镉方面有较好的表现，并且铁铝氧化物能对Cd2+产生专性化学吸附.因此，有必要探究我国许多给水处理厂采用铁盐和铝盐复合絮凝剂而产生的复合铁铝泥(FerricandAlumWaterTreatmentResiduals，FARs)对Cd2+的吸附特征.此外，不同类型的吸附剂对Cd2+的吸附还受到pH、离子强度和低分子量有机酸等环境因子

4、的影响，各因子对吸附的影响程度因研究对象的不同而有所差异.因此，本研究以给水厂废弃铁铝泥为载体，通过批量平衡实验考察FARs对Cd2+的吸附特征及初始溶液pH、离子强度和不同类型的低分子量有机酸对吸附的影响.　　2材料与方法　　2.1实验材料　　FARs取自北京第九水厂(2014年5月)，该厂将铝盐和铁盐作为絮凝剂.样品采集后，风干并研磨过100目筛备用.FARs中铁铝等元素含量根据USEPAMethod3051经酸消解后用ICP(ICP-AES，ULTIA，JY，France)测定，结果见表1.

5、由表1可知，FARs具有较高的铁铝含量.电镜扫描(S4800，日立高新技术株式会社，图1a)和XRD(X′PertPROMOD，荷兰，图1b)结果表明，FARs表面疏松多孔，仅存在SiO2晶体，且不存在明显的晶体铁铝氢氧化物，即无定形态铁铝占了主要部分.表1FARs中金属元素含量  图1FARs的表面微观结构(a)和XRD分析结果(b)　　2.2吸附动力学实验　　将0.5gFARs置于初始Cd2+浓度为500mg·L-1、pH=6.0的硝酸镉溶液(30mL，离子强度为0.01mol·L-1的KCl

6、)中，在25℃、150r·min-1条件下，分别恒温振荡0.5、2、4、6、12、24和48h，实验设3组平行样和空白对照.　　2.3吸附等温实验　　将0.5gFARs置于不同初始Cd2+浓度(0、25、50、100、200、400、800、1600和3200mg·L-1)的硝酸镉溶液(30mL，pH=6.0，离子强度为0.01mol·L-1的KCl)中，在25℃、150r·min-1条件下恒温振荡24h，实验设3组平行样和空白对照.　　2.4吸附影响因素研究　　称取0.5gFARs，采用与2.3

7、节相同的实验步骤，分别考察初始溶液pH、离子强度和不同类型的低分子量有机酸对Cd2+吸附的影响.其中，A和C实验组溶液离子强度为0.01mol·L-1的KCl，B和C实验组溶液pH为6，具体实验参数见表3.表3Cd2+吸附影响因素实验参数表 　　2.5解吸实验　　将0.5gFARs置于初始Cd2+浓度为500mg·L-1、pH=6.0的硝酸镉溶液(30mL，离子强度为0.01mol·L-1的KCl)中，在25℃、150r·min-1条件下恒温振荡24h.测定溶液中的Cd2+浓度后倾倒掉上清液，用9

8、5%的酒精清洗3次，在50℃条件下干燥至恒重.然后分别向上述完成吸附过程的FARs中加入30mLpH分别为3、4、5、6、7和8的去离子水，摇匀后在25℃、150r·min-1下振荡24h，测定上清液中Cd2+的浓度.　　2.6分级提取　　镉的吸附等温实验结束后，用95%的酒精清洗3次，在50℃条件下干燥至恒重.采用BCR(TheEuropeanCommunityBureauofReference)三步提取方法，每步提取后进行离心固液分离，前三步提取分别为酸溶态、可还原态和可氧化态