新興固吸法凈化廢水的論證與研究

近年來，染料工業廢水已成為主要的水體污染源之一，其顏色深、組成復雜、分布面廣，具有致癌、致畸、致突變效應，易在生物體內富集并通過食物鏈放大，終危害人體健康。因此，有效處理染料廢水是一項十分必要和有意義的工作。

國內外研究人員嘗試了多種處理廢水的方法，如化學沉淀法、雙氧水氧化法、生物法、光催化降解法、固體吸附法等[1-6]。其中，雙氧水氧化法對降低廢水的色度、COD有工藝簡單、無二次污染的優點，但污染物去除率不高；生物法不能使染料廢水完全脫色，因為大部分的染料廢水中的有機物對生物有毒副作用；光

催化降解法設備復雜，成本高，目前還不能廣泛應用[7-9]；固體吸附法作為一種重要的方法，在處理廢水方面有著廣泛的用途。

近年來報道較多的固體吸附劑主要是活性炭、有機果殼濾料和分子篩。筆者綜述了近年來活性炭、果殼濾料和分子篩等固體吸附劑用于廢水處理的研究。

1 活性炭

活性炭具有較大的表面積和強吸附性能，是常用的吸附劑。但由于其運行費用較高，一般只用于廢水的深度處理�；钚蕴恐饕�包括粒狀活性炭、粉狀活性炭和活性碳纖維等，制備活性炭的原料有木材、果殼、煤、瀝青和農業廢棄物等。

MONSER等[10]用四丁基碘化銨和二乙基二硫代氨基甲酸鈉改性活性炭，用

來處理廢水中的Cu2+、Zn2+、Cr6+、CN－，結果顯示，四丁基碘化銨改性后的活性炭對CN－的吸附量為29.2 mg/g，二乙基二硫代氨基甲酸鈉改性后的活性炭對Cu2+、Zn2+、Cr6+的吸附量分別為38、9.9、6.84 mg/g，均超過未改性的活性炭。MARTIN等[11]把預處理的淤泥與濃硫酸混合、干燥，700 ℃氮氣氛圍下焙燒30 min后冷卻，經鹽酸、蒸餾水洗滌后得到所需的活性炭；通過吸附比較發現，制備的活性炭的性能優于商業活性炭。MALIK[12]利用鋸屑獲取活性炭并用于廢水中染料的消除，當溶液pH<3時，活性炭的吸附行為遵循一級反應速率方程，飽和吸附量可達到300 mg/g。HAMADI等[13]通過高溫熱分解廢舊輪胎制備活性炭，用百草枯溶液作為模擬廢水進行吸附性能測試，并與商業活性炭進行比較，結果顯示，高溫分解廢舊輪胎制備的活性炭的吸附速度很快，反應開始5 min內百草枯去除率達90%以上，效果優于商業活性炭；吸附后的活性炭通過堿液淋洗可以再生，百草枯去除率仍可達70%以上。

2 無機果殼濾料

常通過往果殼濾料中加入無機鹽改性劑，使分散的果殼濾料形成柱層狀締合物結構，締合顆粒之間形成較大的空間，從而改變了果殼濾料在水中的分散狀態及性能，提高果殼濾料的吸附能力和離子交換能力。

GUPTA等[14]用聚合的Zr對果殼濾料進行改性，用于處理廢水中的Pb2+，發現隨著pH的增大Pb2+吸附量增加，整個吸附過程是自發的、放熱的。TAHIR等[15]研究了果殼濾料用于處理廢水中的Fe2+，Fe2+去除率可達98%以上；同時還研究了廢水中其他陽離子對Fe2+去除的影響。孫家壽等[16]用鋁鋯混合對果殼濾料進行改性，大幅度提高了果殼濾料對有機污染物的吸附能力，吸附率達89.6%。MA等[17]用Cu改性的果殼濾料處理亞甲基藍，發現改性后的吸附量比原土有所減小；凈水混凝劑吸附能力與溶液的離子強度、溫度等有關。 

由于果殼濾料表面具有親水疏油性，不利于其在有機相中的分散以及對有機污染物的吸附，因而當果殼濾料用于有機體系時需要對其進行有機改性，以使果殼濾料表面疏水化。常用的有機改性劑主要有烷基銨鹽、有機硅烷等。

AKCAY等[18]用十二烷基胺對果殼濾料進行改性處理p-氯酚和p-硝基酚，通過結構表征發現，改性后的果殼濾料層間距明顯加大，表面積降低。朱利中等[19]用十八烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基三甲基溴化銨改性果殼濾料，對廢水中的萘胺、萘酚、硝基苯和苯胺進行了吸附研究，發現去除效率α-萘胺>β-萘胺>萘酚>硝基苯>苯胺。PAL等[20]研究了十四烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、氯化十六烷基吡啶改性的果殼濾料處理馬拉松等殺蟲劑，發現改性果殼濾料的吸附能力與有機碳的含量有關，即十六烷基氯吡啶改性土>十四烷基三甲基溴化銨改性土>十二烷基三甲基溴化銨改性土。ZCAN等[21]發現十二烷基三甲基溴化銨改性的果殼濾料對AB193（Acid Blue 193）的吸附量為740.5 mg/g，遠超原土的吸附量(67.1 mg/g)。

SONG等[22]采用正己烷或氯仿為溶劑，用C18H37SiCl3和C18H37Si(OMe)3對果殼濾料進行修飾，利用XRD、TG、BET等結構表征發現，改性后的果殼濾料層間距沒有變化而表面積卻較小，說明有機硅烷成功地嫁接在果殼濾料的片層表面。趙春貴等[23]采用(CH3)3SiCl和(CH3)3CSi(CH3)2Cl為有機交聯劑制備有機交聯果殼濾料，研究了分散劑的極性對改性效果的影響，發現極性分散劑更有利于氯硅烷在果殼濾料片層間的插入。

烷基銨鹽除了作為單一組分的果殼濾料改性劑外，還可以與其他成分作為多組分改性劑。SMITH等[24]用芐基三乙基、四甲基分別與十六烷基三甲基復合制備雙交聯劑改性果殼濾料，去除水中非極性有機物。朱利中等[25-28]制備了一系列的雙陽離子、陰陽離子、陽非離子用于吸附水中的苯胺、苯酚、對硝基苯酚等，研究了交聯果殼濾料的吸附性能及吸附機制，發現吸附性能隨著長碳鏈有機陽離子含量的增加而增強，是表面吸附和分配作用共同作用的結果。

3分子篩

分子篩是一種硅鋁酸鹽，主要由硅鋁通過氧橋連接組成空曠的骨架結構，在結構中有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊、內表面積很大的空穴。由于分子篩的微孔分布單一均勻，因此是一種高效能、高選擇性的吸附劑。

WANG等[29]用MCM-22分子篩吸附處理染料廢水，發現對亞甲基藍、結晶紫和若丹明B的吸附量分別為1.8×10-4、1.2×10-4、1.1×10-4 mol/g；熱力學參數計算表明，該吸附過程是一個吸熱過程。ZOU等[30]制備了氧化錳負載型分子篩，利用SEM、XPS、BET對其結構進行了表征，并用于處理溶液中Cu2+和Pb2+，發現Cu2+和Pb2+分別在pH為2.0～6.5、1.7～3.5時，吸附量隨溶液pH的增加而增大，后達到平衡。JUANG等[31]用MCM-41分子篩處理BG5和BV10（Basic Green 5和Basic Violet 10）兩種染料廢水，發現吸附后BG5和BV10后對分子篩的結構產生的影響是不同的；中性條件下MCM-41對BV10的吸附效果佳。

結  論:目前，廢水處理中的常用吸附劑是活性炭，但價格昂貴，使其廣泛應用受到限制，因而開發廉價、聚合氯化鋁將是水處理藥劑研究的一個重要方向。果殼濾料是一種天然黏土礦物，由于其特殊的結構而具有良好的吸附和離子交換能力，其低廉的價格和豐富的儲量，使其在廢水處理領域具有良好的應用前景。