納米零價(jià)鐵吸附法去除廢水中的Pb2+

背景介紹鉛作為一種具有生物蓄積毒性的重金屬離子，嚴(yán)重危害著環(huán)境和人體健康。目前，含Pb2+廢水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、吸附法、膜分離法、離子交換法、生物修復(fù)和電解技術(shù)等?；瘜W(xué)沉淀法操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于高濃度、大流量的含鉛廢水處理；吸附法操作簡(jiǎn)單，可同時(shí)處理多種重金屬污染物，尤其適合低濃度廢水處理，但廢渣的處理及再生成本較高；膜分離法無(wú)需添加其他化學(xué)試劑，能耗低，但分離膜需要定期更換，成本較高；離子交換法選擇性好、回收率高、操作工藝簡(jiǎn)單，但存在外排含鹽廢液、樹(shù)脂普遍適用性差等缺點(diǎn)；生物法可同時(shí)處理多種金屬離子，處理方法簡(jiǎn)便實(shí)用，過(guò)程控制簡(jiǎn)單，污泥量少，但占地面積大，處理效率不穩(wěn)定；電解法可回收單質(zhì)鉛，但耗電量較大，處理能力小。近年來(lái)，納米零價(jià)鐵(Nanoscalezero-valentiron,nZVI)因其高比表面積、優(yōu)異的吸附性和反應(yīng)活性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于重金屬污染物的去除。文章亮點(diǎn)1）通過(guò)液相還原法，采用NaBH4還原Fe2+制備了粒徑約為50nm的納米零價(jià)鐵（nZVI），并應(yīng)用于含Pb2+廢水。2）過(guò)量的NaBH4有利于nZVI網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的生成，也有利于nZVI對(duì)溶液中Pb2+的去除，常溫下，調(diào)節(jié)溶液pH4～6，nZVI的投加量為0.5g/L，當(dāng)Pb2+初始濃度小于200mg/L時(shí)，nZVI可在20min內(nèi)完成對(duì)Pb2+的去除，當(dāng)Pb2+的初始濃度為300～500mg/L時(shí)，反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至60min才能完全去除，而當(dāng)Pb2+的初始濃度為600mg/L時(shí)，去除率最大僅為84.2%。3）當(dāng)Pb2+的初始濃度小于10mg/L時(shí)，濾液中的Fe2+濃度低于生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)《GB5749—2006》中規(guī)定的限量要求，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。內(nèi)容簡(jiǎn)介1

實(shí)驗(yàn)部分1.1

主要儀器與試劑1.2

火焰原子吸收法工作條件火焰原子吸收法測(cè)定工作條件見(jiàn)表1，當(dāng)濾液中Pb2+的濃度為1～30mg/L時(shí)，空心陰極燈使用最靈敏線283.3

nm，濾液中Pb2+的濃度為30～200mg/L時(shí)，使用次靈敏線261.4

nm。1.3

實(shí)驗(yàn)方法1.3.1

納米零價(jià)鐵顆粒的制備1.3.2

納米零價(jià)鐵去除Pb2+的試驗(yàn)1.3.3

標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的配制分別向5個(gè)100mL容量瓶中加入適量的Pb2+，根據(jù)濾液中Pb2+濃度的不同，分別配制成表2所示各元素含量的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。2

結(jié)果與討論2.1

納米零價(jià)鐵顆粒的形貌特征2.2

nZVI-1～nZVI-3號(hào)納米零價(jià)鐵顆粒對(duì)Pb2+的吸附特性2.3

nZVI加入后水溶液酸度的變化2.4

體系酸度對(duì)Pb2+去除率的影響2.5

nZVI-1投入量和反應(yīng)時(shí)間對(duì)Pb2+的去除率的影響2.6

初始濃度對(duì)Pb2+去除性能的影響2.7

溫度對(duì)Pb2+去除率的影響2.8

納米零價(jià)鐵吸附動(dòng)力學(xué)研究2.9

等溫吸附模型2.10

濾液中Fe元素濃度考察2.11

實(shí)際廢水吸附實(shí)驗(yàn)3

結(jié)論本文在反應(yīng)體系中加入過(guò)量的NaBH4合成了具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的nZVI，并探索了nZVI處理廢水中的Pb2+的最佳試驗(yàn)條件。常溫下，調(diào)節(jié)溶液的pH4～6，nZVI的投加量為0.5g/L時(shí)，Pb2+初始濃度越大，nZVI完全去除溶液中的Pb2+的時(shí)間也就越長(zhǎng)，當(dāng)Pb2+的初始濃度為600mg/L時(shí)，去除率最大僅為84.2%。nZVI對(duì)廢水中Pb2+的去除更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，吸附速率主要由化學(xué)吸附?jīng)Q定，Langmuir方程和Freundlich方程都能較好地模擬Pb2+的吸附過(guò)程，吸附既有單分子吸附，也有多分子吸附。含Pb2+廢水經(jīng)nZVI處理后，溶液中的Fe2+濃度隨Pb2+初始濃度的增大而升高，當(dāng)Pb2+的初始濃度小于10

mg/L時(shí)，濾