纳米零价铁吸附法去除废水中的Pb2+.docx
背景介绍铅作为一种具有生物蓄积毒性的重金属离子，严重危害者环境和人体健康.目前，含Pb2+废水的处理方法主要有化学沉淀法、吸附法、膜分离法、离子交换法、生物修复和电解技术等.化学沉淀法操作方便、设备简单，广泛应用丁高浓度、大流量的含铅废水处理:吸附法操作荷雎，可同时处理多种重金属污染物，尤其适合低浓度废水处理，但废渣的处理及再生成本较嬴：膜分离法无需添加其他化学试剂，能耗低，但分离膜需要定期更换，成本较高；离子交换法选择性好、回收率卷、操作工艺简单，但存在外排含盐废液、树脂普遍适用性差等缺点：生物法可同时处理多种金属离子，处理方法简便实用，过程控制荷单，污泥量少，但占地面积大，处理效率不稔定：电解法可回收单质铅，但耗电量较大，处理能力小。近年来，纳米零价铁(NanOSCaIeZero-VaIentiron,nZVI)因其高比表面积、优异的吸附性和反应活性等优点被广泛应用于重金属污染物的去除.文章亮点1)通过液和还原法，采用NaBH4还原Fe2+制备了粒径约为50nm的纳米等价钱(11ZVI),并应用于含Pb2+废水。2)过量的NaBH4有利于nZVI网状结构的生成，也有利于nZVI对溶液中Pb2+的去除，常泄下，调节溶液pH46.nZVI的投加量为0.5g1.当Pb2+初始浓度小于200mg/1.时,nZVI可在20min内完成对Pb2+的去除,当Pb2+的初始浓度为300500mgl.时，反应时间延长至60min才能完全去除，而当Pb2+的初始浓度为6mg/1.时，去除率最大仅为84.2%。3）当Pb2+的初始浓度小于IOmg/1.时，滤液中的Fe2+浓度低于生活饮用水Tl生标准GB5749-2006中规定的限量要求，不全对环境造成二次污染。内容简介1实险部分1.1 主要仪涔与试剂1.2 火焰黑子吸收法工作条件火焰原子吸收法测定工作条件见我I.当注液中P的浓度为I30mgI时，空心阴极灯使用最灵敢找283.3nm,泄液中Pb'的浓度为30-200mg/1.时,使用次灵敏线261.4nm.表1原子吸收光谱仪工作条件Tab.lW<>rki*<>n<iiti<a</AAS元素鼓长/灯心三乙呼/潞11mmA(ml.-mm)rvnnv燃烧器位置/mm283.320.4I60()6,261.420.416006001.3 实验方法1.3.1 纳米零价铁颗粒的制备1.3.2 纳米零价铁去除Pb?*的试验1.3.3 标准溶液系列的配制分别向5个100m1.容量版中加入适量的Pb,根据漉液中Pb"浓度的不同,分别配制成表2所示各元素含量的标准系列溶液。«2标准系列溶液中各元素含量Tab.2Cwilent<eachrlew-ntinslaMa11lsolutionseries(Wlj序号C1C1C,GC,Si2.04.06.0KO10.0S250I(X)1502002502结果与讨论2.1 纳米零价铁颗粒的形貌特征a.nZVI-l；l.nZl-2;c.nZl-3图1制备的11Z【的SEM图Fig.lSEMmicmgruphof11ZV12.2 nZVI-l-nZVI-3号纳米零价帙颗粒对Pl?的吸附特性曲线l3分别为nZVbl.nZ12,HZ1-3图2nZVI-l-nZVl-3纳米零价铁颗粒处JIPb2*性能比较Fig.2Ptjf>11naM-e<-<niriM>n>fZI-I-Z1-3inIrratirigl,l>1*2.3 nZVI加入后水溶液酸度的变化2.4 体系酸度时Pb?，去除率的影响-Fc4)H;"EeOH三EcOHFH>*II*图3PH的变化对叫产去除率的影响Fig.3Effecl(JPHonPb'<r<,n>valefficiency2.5 nZVI-1投入量和反应时间对Pb?.的去除率的影响Inirl曲线1-5分别为30、40、50、60、70蟀图411ZV11投入疑对PW去除率的影响Fig.4Eflecioftheamountof11ZllonPb"removal<fficicncy2.6 初始浓度对Pb?，去除性能的影响Fig.5EfleclFiniliaiememtrationonPb*9removalPCrfbmuInrC2.7 温吱对Pb?去除率的影响1.20T；2.5OcC图6反应温度对产去除率的影响Fig.6EffeHofrracti4*t<mjM11tu11onPb115iM>valefl<iety2.8 纳米率f介铁吸附动力学研究表311ZVI吸附Pb,的动力学参数Tab.3Kineticsparametesfora(korti<mMPl>:，bynZ1准一级动力学模型准二级动力学模型QJ*NQJ*(8Ri(nSR-1)(>nin,)(mpg_1)mp*1min-1)2%00140.9816357O.O35I9Q99541.准一级动力学：2.准二级动力学图7PI产的吸附动力学模型比较Hg.7CompariM>n<>fkineticmo<ldforPb2*adsorption2.9 等温吸附模型表4纳米零价铁时再产的等温吸附方程参数Tab.4M>lhe11nparameter*IbrPl>2,a(M>ti<>non»ZIIumgmuirFrrt*<!li<ahQ)(.X)R'AFIR29090.080.99831080.46880.97522.10 谑液中Fe元素浓度考察表5四产初始浓度耐滤液中*2.浓度的影响TabSEffertCfinitialconcentrationofPb2*onll>eConcrntrulitm<fFe'infiltratePbA初蛤浓(mg1.)0IO40l2滤液中Fe2的浓度/_nwqo.,0.2630.2992.2987.Oiw8.892g1.)2.11 实际废水吸附实验袅6实际废水分析结果Tab.6AnalvsisresultsofSUShMjtrr废水PI产初蛤浓度/(mR1.,)去除竹排放浓度/(ngr,)1,15.898.5.99.1.98.20.237.0.142.(1284212.699.3.98.8.98.50.088.0.I51.1893结论本文在反应体系中加入过量的NaBHa合成了具有网状结构的nZVI,并探索ITnZYI处理废水中的PH.的最佳试验条件.常温下，调节溶液的pH46,nZVI的投加量为05g1.时，Pb”初始浓度越大，nZYI完全去除溶液中的Pb”的时间也就越长，当Pb-”的初始浓度为600mg/1.时,去除率/大仅为84.2%nZVI对废水中Pb"的去除更符合准二级动力学方程，吸附速率主要由化学吸附决定，IangmUir方程和Freundlich方程都能较好地模拟Pb*J吸附过程，吸附既有单分子吸附，也有多分子吸附。含Pb,废水经nZVI处理后，溶液中的Fe?*浓度随Pb”初始浓度的增大而升高，当PbA的初始浓度小于IOmg/1.时，/液中的Fe?'浓度低于生活饮用水卫生标准GB5749-2006中规定的限量要求，不会对环境造成二次污染，这为低浓度含PlZ废水的吸附去除提供f一种新的思路.
