吸附法处理工业废水研究最新进展

0 引 言
由电镀、采矿、冶炼、化工等部门产生的重金属废水，由石化、焦化、农药、医药、印染等部门产生的富含有机物的废水是主要的工业废水。处理这些工业废水有沉淀法、离子交换法、吸附法、液膜法、物理化学法等。吸附法是一种成熟的、简单易行的水处理方法，特别适于水量大污染物浓度低的废水。本文综述吸附法处理工业废水的最新进展，并提出为避免二次污染还应—该研究的问题，有利于不可再生的水资源的充分利用。
1 天然材，天然材料或工农业废弃物的吸附研究
活性炭、离子交换树脂是已经用于处理工业废水的吸附材料，效果较好，但成较高一些天然物质或工农业废弃物具有吸附重金属离子或有机物的性能，且吸附效果好，价格低，来源广，受到环保工作者的重视。粘土矿物类、粉煤灰、木质素，甲壳质等的吸附能力都成为重点研究的对象。Fontes研究热带土壤矿物对重金属离子Zn2+、Ni2+、Cd2+、Cu2+、pb2+等的竞争吸附Halim研究了动物骨粉、玫瑰树根粉、焦炭对pb2+的吸附性能。动物骨粉的主要化学组成是Ca3(PO4)2，制作方法是：洗卜灼烧(600℃)→研磨(粉径0.2mm)。在pH值、初始浓度相同等条件下与活性炭比较，动物骨粉对Pb2+去除效果优于活性炭，是后者的1.6倍。
粉煤灰的主要化学组成为SiO2和Al2O3，对重金属离子有一定的吸附能力。据统计随着电力工业的发展，2000年我国粉煤灰的年排放量已达1.53亿吨。综合利用粉煤灰，变废为宝成为当务之急。用粉煤灰处理含铬、氟、磷、酚等的废水已有很多研究。处理哈尔滨马家沟的废水是成功的实例，CODcr，平均去除率达67.6%，BOD5平均去除率达52.4%，主要重金属平均去除率80%，且系统产生的泥渣用于制砖。但总的采说，原状粉煤灰对重金属的去除率是不够高的，特别是在初始浓度较高时，如Pb2+为200mg/L的溶液中，去除率仅为2.71%。所以到目前为止，粉煤灰的利用率在40%左右，主要作为建筑材料、道路填料、大坝砼掺料。
2 改性材料的吸附研究
一些天然材料(或废弃物)的吸附效果不够理想，环保工作者的思路走向将它们改性的方向，目前已做了大量研究工作。煅烧-碱溶法可将粉煤灰改性制得类沸石，比表面积为112.6m2/g，孔隙率为83.1%，分别是改性前的40.22倍和1.67倍。用此类沸石处理浓度为200mg/L模拟含铅废水，去除率为84.87%，吸附容量33.94mg/g，分别是改性前的31.13和31.42倍，处理效果优于一级活性炭。用它处理含铅废水费用为0.98元/t，而市售一级活性炭的费用为1.89元/t。使用后用0.1ml/LHCl和饱和NaCl溶液再生，解吸率达98%以上，再生的类沸石处理含铅废水去除率也达83%以上。罗道成等用HCl对海泡石进行处理，并在450℃灼烧制备改性海泡石。
HCl的浸泡产生了两个作用：海泡石中部分金属化合物溶解，海泡石的网状孔孔径变大，比表面积达210 m2/g，羟基更多暴露，有利于与金属离子形成络离子。
pH5～8，对Pb2+、Hg2+、Cd2+的饱和吸附量最高可达14.2mg/g，去除率达98%以上。使用后还可用2ml/LHNO3再生，再生海泡石对Pb2+的饱和吸附量亦有97.6mg/g。
沸石、凹凸棒石、硅藻土曾用于处理含铬、氟、氨等废水。现在则注重对黏土类矿物进行合成或复合等改性研究。陶红等经过较简单工艺过程合成13X沸石，对苯胺的吸附速率非常快，10min达饱和，13X沸石用量10g/L时，水中苯胺吸附率达95%，还可有效去除废水中SS、COD、氨氮、油等。邵红等用硅藻土研制复合絮凝剂XG-1对造纸、焦化工业废水的处理效果优于聚合氯化铝。
膨润土的改性研究多见报道。有高温焙烧法、酸(或盐)活化改性法，更多使用表面活性剂对之进行改性研究。表面活性剂分子组成的特殊性在于既有亲水基又有疏水基，以膨润土为载体，使胶束增溶的性质得以充分发挥，难降解的有机物“溶解"在这种两亲的氛围中，相当于萃取作用。朱利中等在膨润土中加入溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)，经红处图谱和X-衍射图谱研究表明，CTMAB已进入膨润土的结构中，膨润土组成以铝硅酸盐为主，层间距为1.7lnmm，随CFMAB加入量不同，层间距增加为1.82～1.96nm。他们还深入研究了表面活性剂种类、浓度、单一胶束、守昆合胶束、或与Ah(SO4)，联合使用等不同条件下，有机膨润土对难降解有机会的吸附效果，为有机膨润土由研究转向应用提供了理论基础。离子交换纤维是继离子交换树脂之后发展的一类新型离子交换材料。前苏联和日本在这个领域较为领先，我国亦给予足够的重视。先前用脱脂棉、腈纶棉进行改性处理制得巯基棉、黄原酯棉等离子交换纤维的技术也获得发展，研制出一系列功能高分子材料，多螯合官能团离子交换纤维。由棉花经碱化一老化一磺化一接枝交联后的球形纤维素，静态与动态对Cr3+吸附率能达90%；腈纶棉经化学改性的离子交换纤维对Pb2+、Cd2+、Hg2+均产生螯合吸附；强酸性阳离子交换纤维对Pb2+、Cd2+的最大吸附容量高达206.6mg/g和105.5mg/g。这些新型的离子交换纤维表现出比表面积大、交换速度快、吸附效果好、易于解吸再生等优点，特别是腈纶棉价格低廉，符合工业化的要求。