基于鉛鋅冶煉廢水中鉛和鎳吸收的改性活性炭吸附性探究

熊雪瑩

摘 要：在我國現有金屬資源利用階段，鉛、鋅一直是工程領域重要能源材料，且由于鉛鋅冶煉資源產量較大、具有一定毒害性，對于鉛鋅冶煉廢水中鉛、鎳的處理已成為現階段鉛鋅冶煉資源利用中面臨的主要難題。而活性炭對鉛元素、鎳元素具有一定的吸附作用。因此，本文采用浸漬法，制備了鉛/鎳混合改性活性炭催化劑，探究了改性前后活性炭吸附廢水中鉛、鎳性能。以期為鉛鋅冶煉廢水中鉛、鎳處理工作開展提供有效的理論參考。

關鍵詞：鉛鋅冶煉廢水;鉛;鎳;改性活性炭;吸附性試驗

前言

在近幾年機械鍛造行業發展進程中，含鉛鋅冶煉廢液的鉛鎳任意排放，造成了嚴重的鉛污染問題，對周邊環境生態造成了威脅。這種情況下，如何有效控制、降低污水廢液中鉛、鎳含量，就成為現代污水處理過程中面臨的重要任務。而研究價格低廉、實用性強、適用范圍廣等特性的除鉛鎳技術，也成為當期鉛鋅冶煉廢水模塊研究重點。因此，對鉛鋅冶煉廢水中鉛和鎳改性活性炭吸附性進行適當分析非常必要。

1.鉛鋅冶煉廢水中鉛和鎳改性活性炭吸附性試驗設計

1.1實驗儀器及試劑

本次實驗用儀器主要為ICP-MS電感耦合等離子體質譜儀、Seven MUlti型PH/電導率/離子綜合測試儀、DHG-9155A電熱恒溫鼓風干燥箱、SHZ-90水浴恒溫振蕩器及一次性注射器、電子天平、坩堝、0.45μm水系微孔濾膜等。

本次實驗用試劑為實驗室自配模擬廢水，配置廢水中所含鉛離子濃度為15μg/L，所含鎳離子濃度為150μg/L。除此之外，本次實驗用試劑還包括市售活性炭、UP水、分析純十二烷基苯磺酸鈉及標準鉛、鎳溶液（1000.0mg/L）、氯化鐵、四氯化鈦、硝酸。

1.2改性活性炭制備

稱取15.0g黑色粒狀活性炭，用10%硝酸活化24*60min。待活性炭活化完畢，用去離子水持續沖洗、過濾，直至水溶液PH測試為中性。隨后調節DHG-9155A電熱恒溫鼓風干燥箱溫度至110℃，干燥8*60min。將已活化活性炭分成三份，分別加入氯化鐵、四氯化鈦及兩者混合溶液中。搖勻靜置24*60min。將反應后改性活性炭轉移至DHG-9155A電熱恒溫鼓風干燥箱中，調節DHG-9155A電熱恒溫鼓風干燥箱溫度至90.0℃，持續干燥12*60min，烘干后，將樣品轉移至坩堝內。并調節馬弗爐溫度至350℃，持續焙燒3.5*60min。將所得樣品放置烘房內備用[1]。

1.3改性活性炭對鉛、鎳離子吸附性能研究

稱取一定量改性活性炭、未改性活性炭，量取兩份250mL模擬含鉛鎳廢液，加入到500mL具塞三角瓶內，分別投入改性活性炭、未改性活性炭。在水浴條件下調節溶液PH至中性。隨后采用水浴振蕩批量處理法，以130r/min的速度振蕩反應，在搖床上吸附一定時間后，用0.45μm水系微孔濾膜過濾溶液。

首先，不同吸附劑量與改性活性炭鉛、鎳吸附能力間關系分析。采用電子天平分別稱取0.010g、0.012g、0.015g、0.025g、0.055g改性活性炭。依次加入到250mL實驗室制鉛鎳廢水中，放置到超聲儀內超聲10min。隨后采用Seven MUlti型PH/電導率/離子綜合測試儀，利用10%氫氧化鈉調節PH至7.0，以125rpm速度振蕩，在溫度為22℃環境下水浴反應24*60min。并采用0.45μm水系微孔濾膜過濾溶液。

其次，不同溫度與改性活性炭鉛、鎳吸附能力間的關系。采用電子天平分別稱取0.010g改性活性炭。依次加入實驗室制鉛鎳廢水150mL，超聲10min。隨后采用Seven MUlti型PH/電導率/離子綜合測試儀，利用10%氫氧化鈉調節PH至7.0，以125rpm速度振蕩，分別在18℃、22℃、35.0℃、45.0℃、50.0℃中水浴反應。并在0.45μm水系微孔濾膜過濾溶液后，對廢水中鉛離子、鎳離子濃度進行分析。

再次，吸附時間與改性活性炭吸收鉛、鎳離子能力間的關系。稱取五份0.01g改性活性炭，分別加入250mL實驗室制鉛鎳廢水，超聲10min后，以溶液原定酸堿度7.0為標準進行PH調節。同時以125rpm水浴震蕩，依次反應0h、2h、5h、16h、24h后，采用0.45μm水系微孔濾膜過濾溶液，對實驗室制鉛鎳廢水中鉛離子、鎳離子濃度進行分析[2]。

最后，溶液酸堿度的影響。采用電子天平稱取五分0.01g改性活性炭，在1.5mol/L稀硫酸溶液中，依次調節混合液PH至1.5、3.0、4.5、5.0、7.5，在超聲儀內反應10min，以125rpm速度振蕩，室溫下水浴反應24*60min。經0.45μm水系微孔濾膜過濾后，對溶液中鉛、鎳離子濃度進行測定。

2.鉛鋅冶煉廢水中鉛和鎳改性活性炭吸附性試驗結果分析

2.1鉛鋅冶煉廢水中改性活性炭鉛吸附能力研究結果

如表1所示，隨著吸附劑濃度的增加，鉛鋅冶煉廢水中含鎳離子濃度隨著改性活性炭量的增加逐步降低。在吸附劑量為25mg時，鉛鋅冶煉廢水中含鎳離子去除率達到最高;鉛鋅冶煉廢水中含鎳離子濃度不隨溫度的變化而變化，可直接選擇室內溫度作為反映溫度;鉛鋅冶煉廢水酸堿度對改性活性炭吸附性具有較大的影響。在鉛鋅冶煉廢水酸堿度為1-5時，改性活性炭鎳離子去除率較低[3]。在鉛鋅冶煉廢水酸堿度為7時，改性活性炭去除率較高，因此，可選擇PH為7作為實驗酸堿度。

2.2鉛鋅冶煉廢水中改性活性炭鎳吸附能力研究結果

由圖2可知，隨著吸附劑量的增加，吸附后鉛鋅冶煉廢水中鉛離子濃度逐步降低，在吸附劑量上升到25mg以上時，溶液中鉛離子被完全吸附;鉛離子去除率與改性活性炭反應時間、反應溫度沒有較大聯系，表明改性活性炭吸附鉛鋅冶煉廢液中鉛離子為快速反應至平衡過程。因此，可選擇60h作為改性活性炭反應時間、室溫為反應溫度;鉛鋅冶煉廢棄溶液酸堿度為7時改性活性炭吸附量達到最大值[4]。

3.總結

綜上所述，改性活性炭對于鉛鋅冶煉廢液中鉛離子、鎳離子具有較好的吸附能力。改性活性炭吸附劑用量與其對鉛、鎳吸附效率呈正比;溶液PH達到7時，改性活性炭吸附量達到最大值，與反應溫度、反應時間沒有較大聯系。因此，在實驗設計過程中，相關實驗人員可采用室溫為反應溫度，設計反應時間為1h，溶液酸堿值為7.0。

參考文獻：

[1]焦義湄， 周海濤， 姜翠，等. 鐵/鈦改性活性炭催化劑吸附污水中鉛性能的研究[J]. 化工技術與開發， 2017， 46（4）：39-41.

[2]李嚴， 王欣， 黃金田. 沙柳活性炭纖維改性及其對鉛離子的吸附性能[J]. 材料導報， 2018， 32（14）：2360-2365.

[3]潘沛玲. 兩種吸附法去除模擬廢水中Pb2+的實驗對比[J]. 當代化工， 2016， 45（8）：1700-1703.

[4]武娜， 李艷芳， 蔡婷婷. 活性炭對工業廢水中鉛的吸附特性實驗研究[J]. 世界有色金屬， 2016（21）：164-166.