【正文】 以直接使用或經簡單處理后使用；將富含腐植酸的物質用適當?shù)恼澈蟿┲苽涑傻母菜嵯禈渲Ｋ奈竭x擇性強，能起篩選分子的作用。它具有較高的化學穩(wěn)定性，微孔尺寸大小均一，是強 極性吸附劑。活性氧化鋁是一種極性吸附劑，對水分的吸附能力大，且可循環(huán)使用，物化性能變化不大。硅膠是無定形水合二氧化硅，其表面羥基產生一定的極性，使硅膠對極性分子和不飽和烴具有明顯的選擇性。 （ 2）硅膠 :硅酸鈉溶液 用酸處理，沉淀所得的膠狀物經老化、水洗、干燥后，長春工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 16 制得硅膠。顆粒狀的活性炭價格較貴，但可再生后重復使用，并且使用時的勞動條件較好，操作管理方便。一般都制成粉末狀或顆粒狀。活性炭具有非極性表面，為疏水性和親有機物的吸附劑。人工吸附劑則有活性炭、硅膠、活性氧化鋁、合成沸石等等。 天然礦物吸附劑有硅藻土、白土、天然沸石等。 概述 吸附劑的種類很多。 孔隙擴散速度與吸附劑孔隙的大小和結構，吸附質顆粒的大小和結構等因素有關。因此吸附劑顆粒直徑越小，外部擴散速度越快。一般，吸附速度主要 取決于外部擴散速度和孔隙擴散速度。吸附速度快，則所需的接觸時間就短，吸附設備的容積就小。吸附速度是指單位重量吸附劑在單位時間內所吸附的物質量。 吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標。吸附質的濃度增加，吸附量也隨之增加。通常 吸附 有機物時，隨有機物分子量的增大而增大。一般，極性分子(或離子 )型的吸附劑容易吸附極性分子 (或離子 )型的吸附質；非極性分子型的吸附劑容易吸附非極性的吸附質 。 ○ 3 表面化學性質：吸附劑在制造過程中會形成一定量的不均勻表面氧化物，表面氧化物可成為 選擇性的吸附中心，使吸附劑具有類似化學吸附的能力 ?？讖教螅缺砻娣e小，吸附能力差；孔徑太小，則不利于吸附質擴散，并對直徑較大的分子起屏蔽作用。 吸附劑的比表面積越大，則吸附能力越強。 (1)吸附劑 ○ 1 比表面積：單位重量吸附劑的表面積稱為比表面積。 將上式變換形式成以下形式，使用時較方便： C/(y/m)=1/K+(K1/K)C (4) 此式可預期 C/(y/m)與 C呈直線關系。 （ 2） 朗格繆爾等溫式 該公式適在被吸附物質僅為單分子層的假定下導出的，形式為： y/m=K上式常使用于檢驗實驗資料的擬合，并用以計算常數(shù) K 和 n。 n值在正常條件下大于 1。目前常用的公式有二：費勞德利希（ Freundlich）吸附等溫式，朗格繆爾（ Langmuir）吸附等溫式。 一定的吸附劑所吸附物質的數(shù)量與此物質的性質及其濃度和溫度有關。如果吸附劑與被吸附物質之間是通過分子間引力（即范德 華 力）而產生吸附，稱為物理吸附；如果吸附劑與被吸附物質之間產生化學作用，生成化學鍵引起吸附，稱為化學吸附。 固體表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力 ，比表面積很大的物質具有很高的吸附能力，可用作吸附劑。 通常稱被吸附的物質為吸附質，用作吸附的多孔固體顆粒稱為吸附劑。 在廢水中，主要利用固體物質表面對廢水中物質的吸附作用。但處理后廢水往往不能達到排放標準，需要進一步處理。 溶劑萃取法 溶劑萃取法是利用銅離子在有機相和水相中溶解度不同，使 銅離子濃縮于有機相中，從而達到去除或降低水中銅離子含量的分離方法。 液膜分離法 液膜分離技術是近年發(fā)展起來的新型膜處理技術，該技術由美國 N． N． LI博士于 1968 年首次提出，主要依據(jù)液膜對不同物質具有選擇性滲透的性質來進行組分的分離，具有高效、快速、選擇性好等顯著特點。電解法處理含銅廢水不僅在理論上較為成熟，而且平板電極電解槽、流態(tài) 化電解槽等處理裝置均在生產實際中得到廣泛應用。電解法流程簡單，占地面積小，回收的金屬純度也高，在處理含銅廢水時，可在陰極上回收銅，但要求廢水中含量不小于 2～ 3g/L[14]。聚乙烯 亞胺 (Polyethyleneimine， PEI)是一種典型的水溶性聚胺，大分子鏈上擁有大量的胺基 N 原子，使 PEI 具有很強的授電子性，對金屬離子能產生很強的螯合 作用，將 PE1 偶合枝到硅膠表面制備的 PEI／ SiO2螯合樹脂用于重金屬離子的回收，國內外均有報道 [13]。含氮型螯合樹脂對重金屬離子具有好的吸附性能。其不足之處與化學沉淀法相似，最終會產生含重金屬污泥，若處理不當，會產生二次污染。 利用重金屬螯合劑處理含重金屬廢水近年來已有發(fā)展，最初的研究是將重金屬螯合劑直接投加到廢水中，使重金屬螯合劑去捕集金屬離子，從而形成螯合物。 與其它相變化技術相比，膜法處理廢水 不會發(fā)生相變化，因而所需能量少、能耗低；不往系統(tǒng)內添加或少量添加化學物質，因此不會產生污泥和殘渣，也不會產生二次污染；且處理設備占地面積小，設備緊湊，易控制，可以進行連續(xù)操作。 據(jù)相關報道顯示，某有色金屬冶煉企業(yè)采用常規(guī)水處理技術和反滲透膜技術集成的工藝處理電解銅粉生產過程中洗滌銅粉所產生的二次廢水，廢水主要成分為 Cu2+2g/L、 H2SO Fe2+，經系統(tǒng)處理后，水的回收利用率可達 90％，銅的回收率可達 99％以上。這一過程是物長春工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 12 理 過程，不會發(fā)生相變，其實質是兩種不同物質的分離。需要實現(xiàn)菌體顆?；蚬潭ɑ?[12]，這樣將活性成分固定于載體上，才可能進行大規(guī)模的工業(yè)應用。 生物吸附技術具有廣泛的工業(yè)應用前景，但目前利用此技術大規(guī)模處理廢水的系統(tǒng)還相對 較少，這主要是因為現(xiàn)在對生物吸附金屬機理的認識還不夠深入，并缺乏金屬離子和生物吸附劑相互作用的動力學數(shù)據(jù)，從而影響工業(yè)過程的系統(tǒng)設計和放大。生物吸附現(xiàn)象在某種程度上會自然發(fā)生，因此可以選擇高效的有生物吸附作用的微生物菌體作為天然吸附劑。但高濃度重金屬離子對活生物毒性作用使其應用受到了限制。此外中國科學院研發(fā)的高效微生物菌劑治理電鍍廢水已經獲得成功，并進行了工業(yè)化應用。 將活生物體用于處理含銅廢水已有前例。前者可以采用活 性菌種，如活性污泥對金屬離子廢水進行處理，是生物處理。 生物細胞吸收金屬的方式有兩種過程：一是活細胞體的主動吸收，另一種是通過細胞壁上或是細胞內的化學基團與金屬螯合而進行被動吸收。 生物吸附技術是近年發(fā)展起來的一種有效的處理低濃度重金屬離子廢水的生物處理技術，具有吸附容量大、選擇性強、效率高、消耗少、費用低等優(yōu)點 [10]。采用離子交換法來處理含銅廢水，具有占地少、不需對廢水進行分類處理、費用相對較低等許多優(yōu)點；但存在投資大，對樹脂要求高，不便于控制管理等缺長春工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 11 點。雖然離子交換過程很簡單設備也不復雜，選擇性提取金屬離子有很好的效果，但由于樹脂交換容量有限，樹脂成本較高等原因，所以應用也有限制性 [8]。離子交換法的除銅效果較好，尤其是對低濃度廢水。羧基能和氫離子形成共價鍵，而且各種金屬離子和羧酸基形成鍵能力能力不同，因而具有一定選擇性的特性。從廢水中去除金屬離子，常用的是磺酸型陽離子交換樹脂，它具有強電解質的性質，對各種金屬離子都有比較高的交換容量。涉及的反應為： Cu2++S2 CuS 離子交換法是利用離子交換樹脂和其它材料對廢水中陰陽離子的選擇性交換作 用來處理廢水的方法。該法用于常規(guī)的中和沉淀法無法處理的銅絡合物的廢水。涉及的主要反應為： Cu2++2OH Cu(OH)2 硫化物沉淀法是利用添加 Na2S、 CaS 和 H2S 等 能與重金屬形成比較穩(wěn)定的硫化沉淀物的原理，從而達到去除重金屬的目的的一種方法。 石灰石法是作為工業(yè)上處理含銅等重金屬離子酸性廢水應用較廣的一種方法，其機理是向廢水中添加堿（一般是氫氧化鈣）提高其 pH，使銅等重金屬離子生成難溶氫氧化物沉淀，從而降低廢水中銅離子的含量而達到排放標準。此外，固液分離效果對出水銅含量影響較大。化學沉淀法的不足之處在于產生含重金屬污泥，若污泥沒有得到妥善的處理還會產生二次污染?；瘜W法處理含銅廢水具有技術成熟、投資少、處理成本低、適應性強、自動化程度高等諸多優(yōu)點。 化學沉淀法是銅和大多數(shù)重金屬的常規(guī)處理方法，即在堿性條件下使其形成不溶性的氫氧化物。針對化學法和物化法一般只適用于重金屬離子濃度較高的情況，應運而生采用生物處理技術處理低濃度重金屬離子廢水，且效果顯著。 含銅廢水的處理方法 目前已成功研發(fā)了許多處理含銅廢水的方法 [4]，化學法主要有化學沉淀法、置換法、電解法等。美國規(guī)定灌溉水含銅容許濃度為 ／ L。生活飲用水的銅濃度不得超過 ／ L。排入環(huán)境中的 Cu2+如果不能被生物降解或轉化成無害物，通過水遷移、土壤積累和食物鏈的累積和放大效應，將對人體產生傷害，導致腹痛、嘔吐，甚至是肝硬化等 [2,3] 中國規(guī)定，工業(yè)廢水中銅及其化合物最高容許排放濃度為 1mg／ L（按銅計） 。銅是生命所必需的微量元素，但過量的銅對人和動、植物都有害 。用含銅廢水灌溉農田，使銅在土壤和農作物中累積，會造成農作物尤其是水稻和大麥生長不良，污染糧食籽粒。銅對低等生物和農作物毒性較大 ,對魚類達 ～ 。銅沉積在近側長春工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 9 腎小管 ,則引起氨基酸尿、糖尿、蛋白尿、磷酸鹽尿和尿酸尿。但人體吸入過量銅后 ,表現(xiàn)為威爾遜 (Wilson)氏癥。 金屬銅從古至今在國民經濟生活中扮演著重要角色。 食物中銅的豐富來源有口蘑、海米、紅茶 、 花茶、磚茶、榛子、葵花子、芝麻醬等 ， 良好來源有蟹肉、蠶豆、蘑菇 (鮮 )、青豆 、 小茴香、黑芝麻、大豆制品、松子、龍蝦、綠豆 等， 一 般來源有杏脯、綠豆糕、酸棗、番茄醬、青梅果脯、海參 。 二是水處理過程中某些化合物可能含有銅，如采用硫酸銅來除藻。 生活 飲用水 中主要有三個來源。 重金屬通過礦山開采，金屬冶煉，金屬加工及化工生產廢水，化石燃料的燃燒，施用農藥化肥和生活垃圾等人為污染源，以及地質侵蝕，風化等天然源形式進入水體，加之重金屬具有毒性大，在環(huán)境中不易被代謝，易被生物富集并有生物放大效應等特點，不但污染水環(huán)境，也嚴重威脅人類和水生生物的生存。電鍍工業(yè)和金屬加工排放的廢水中含銅量較高，每升廢水達幾十至幾百毫克。主要污染來源是銅鋅礦的開采和冶煉、金屬加工、機械制造、鋼鐵生產等。自然銅及氧化銅的儲量少，現(xiàn)在世界上 80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來的，這種礦石含銅量極低，一般在 2～ 3%左右 。 銅 以一價和二價為主 ,是唯一的能大量天然產出的金屬 ,也存在于各種礦石 (例如黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦、赤銅礦和孔雀石 )中 ,能以金屬狀態(tài)及黃銅、青銅和其她合金的形態(tài) 用于工業(yè)、工程技術和工藝上?？扇苡谙跛岷蜔釢饬蛩幔匀苡邴}酸。銅和它的一些合金有較好的耐腐蝕能力，在干燥的空氣里很穩(wěn)定。還有很好的延展性。電離能 電子伏特。 ℃ ，沸點 2567℃ 。是 呈紫紅色光澤的金屬，密度 克 /立方長春工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 8 厘米 。 若水體中的銅含量超過 ,不僅自凈能力會明顯下降 ,還會使水生生物中毒 .在廢水的生物處理中 ,若銅含量超過 1mg/L 時 ,會抑制生物膜和活性污泥的活性 .因此 ,對含銅廢水進行有效治理是環(huán)境保護工作的重要任務之一 。 隨著冶金、電子工業(yè)的發(fā)展 ,產生了大量的含銅廢水 ,銅是有嚴重污染的重金屬之一 ,在有色冶煉、電鍍、電路版等工業(yè)中均會產生含銅廢水 給人和環(huán)境帶來了危害 ,在所有含重金屬的工業(yè)廢水中 ,含銅廢水的排放量最大 ,對環(huán)境的污染也比較嚴 重。對重金屬廢水的處理，通?？煞譃閮深?；一是使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉變成不溶的金 屬化合物或元素，經沉淀和上浮從廢水中去除．可應用方法如中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分離法、電解沉淀(或上浮 )法、隔膜電解法等；二是將廢水中的重金屬在不改變其化學形態(tài)的條件下進行濃縮和分離，可應用方法有反滲透法、電滲析法、蒸發(fā)法和離子交換法等。重金屬廢水應當在產生地點就地處理，不同其 它 廢水混合，以免使處理復雜化。例如，經化學沉淀處理后，廢水中的重金屬從溶解的離子形態(tài)轉變成難溶性化臺物而沉淀下來，從 水中轉移到污泥中；經離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉移到離子交換樹脂上，經再生后又從離子交換樹脂上轉移到再生廢液中。其形態(tài)又隨 pH 和氧化還原條件而轉化。由于在水體中不能被微生物降解，只能發(fā)生各種形態(tài)相互轉化和分散、富集過程 (即長春工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 7 遷移 )。重金屬，特別是汞、鎘、鉛、鉻等具有顯著 的 生物毒性。 水體中的污染物種類很多，一般分為無機污染物、致病微生物、植物營養(yǎng)素、耗氧污染物和重金屬離子 （ 如汞、鎘、鉻、鉛、砷等 ） 五類。采用化學法、物理化學法都將殘生污染轉移，易造成二次污染，且對于大流域、低濃度的有害重金屬污染難以處理。這些都加大了工業(yè)廢水的處理難度。由于工業(yè)類型繁多，而每種工業(yè)由多段工藝組成，故產生的廢水性質完全不同，成份也非 常復雜。各種物質的污染程度雖有差異，但超過某一濃度后會產生危害。水體受到污染后，不僅會使其水質不符合飲用水，漁業(yè)用水的標準，還會使地下水中的化學有害物質和硬度增加，影響地下水的利用。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量日益增加，達不到排放標準的工業(yè)廢水排入水體后會污染地表水和地下水。 “ 水污染已成我國工業(yè)發(fā)展的 ‘ 瓶頸 ’ ，即使在水資源較豐富的地區(qū)，由于污染造成的 ‘ 水質性缺水 ’ 現(xiàn)象也非常突出 。