改性蟹殼吸附劑的制備及其對水中As(V)吸附性能研究.pdf

1、水體砷污染已成為許多國家主要的公共健康問題，全球大概1.5億的人口受到影響。目前，常見的除砷方法主要包括：氧化法、混凝沉淀法、離子交換法、膜分離法、吸附法等。相比于其他方法，吸附法簡單易行、可再生、選擇性較好，特別適用于量大而濃度較低的水處理體系。近年來，廢棄生物除砷材料的研發(fā)在除砷領(lǐng)域引起廣泛的關(guān)注。這些廢棄生物除砷材料來源廣泛，通過化學(xué)改性的方法，可以提高其除砷性能，在水處理領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。
　　本研究利用廢棄的蟹殼（W

2、CS）、氯化鋁（AlCl3）、氯化鑭（LaCl3）和硝酸亞鈰（Ce(NO3)3）為原材料，采用浸漬法分別制得鋁/鑭/蟹殼顆粒吸附劑（Al-La-CS）和鋁/鈰/蟹殼顆粒吸附劑（Al-Ce-CS）。通過研究負(fù)載金屬摩爾比、材料粒徑、改性時間及改性溫度四個因素對除砷性能的影響，確定最佳制備條件，并利用FTIR、SEM-EDS、XPS、BET和Zeta電位表征手段分別對Al-La-CS和Al-Ce-CS的性能進行了表征。通過靜態(tài)試驗研究了投加

3、量、初始pH值、初始濃度、共存陰離子對吸附效果的影響，同時對吸附等溫線及吸附動力學(xué)進行研究。試驗結(jié)果如下：
　　（1）Al-La-CS最佳制備條件：摩爾比Al和La的摩爾比為1:0.5、粒徑為60目、改性時間為4h、改性溫度為40℃；Al-Ce-CS最佳制備條件：Al和Ce的摩爾比為1:0.5、粒徑為60目、改性時間為4h、改性溫度為60℃。
　?。?）Al-La-CS和Al-Ce-CS的比表面積和微孔體積較WCS都有所增大

4、。通過FTIR、EDS、XPS可以看出Al-La-CS表面成功負(fù)載了Al和La；Al-Ce-CS表面負(fù)載了Al和Ce，促使其表面的正電性急劇增加。
　　（3）Al-La-CS對As(V)離子的去除率明顯高于WCS。當(dāng)Al-La-CS的投加量由0.1 g/L增加到2.0 g/L時，Al-La-CS對As(V)離子的去除率由30.6％增加到93.6%；當(dāng)Al-La-CS的投加量繼續(xù)增加到6.0 g/L，Al-La-CS對As(V)離子

5、的去除率始終保持在95%左右，變化不再明顯。當(dāng)pH=2時，Al-La-CS對于As(V)離子的去除率約為39%；在pH為（3-9）范圍內(nèi)，Al-La-CS對As(V)離子的去除率在90%以上；當(dāng)pH＞9時，Al-La-CS對As(V)離子的去除率顯著下降至50%以下。當(dāng)溶液初始濃度從0.1 mg/L增加到200 mg/L時， Al-La-CS的吸附容量逐漸增加，達到最大值為65.25 mg/g；當(dāng)初始濃度繼續(xù)增加到400 mg/L時，A

6、l-La-CS的吸附容量基本不變。在相同濃度條件下，各陰離子對Al-La-CS吸附劑除砷效果影響順序為SiO32->PO43->HCO3->NO3->Cl-。Langmuir等溫線模型能夠較好地描述Al-La-CS對As(V)吸附效果。在溫度條件分別為20℃、30℃、40℃時，由Langmuir吸附等溫方程擬合得到的最大吸附容量分別為57.670、63.171、74.627mg/g，與試驗結(jié)果相近。
　?。?）Al-Ce-CS對于

7、As(V)離子的去除率明顯高于WCS。當(dāng)Al-Ce-CS的投加量由0.1 g/L增加到2.0 g/L時，Al-Ce-CS對As(V)離子的去除率由35.7%增加到96.1%；當(dāng)Al-Ce-CS的投加量繼續(xù)增加到6.0 g/L，Al-Ce-CS對As(V)離子的去除率始終保持在98%左右，變化不再明顯。當(dāng)pH=2時，Al-Ce-CS對于As(V)離子的去除率約為30%；在pH為（3-9）范圍內(nèi)，Al-Ce-CS對As(V)離子的去除率在9

8、5%以上；當(dāng)pH＞9時，Al-Ce-CS對As(V)離子的去除率顯著下降至60%以下。當(dāng)溶液初始濃度從0.1 mg/L增加到200 mg/L時，Al-Ce-CS的吸附容量逐漸增加，達到最大值為68.17 mg/g；當(dāng)初始濃度繼續(xù)增加到400 mg/L時，Al-Ce-CS的吸附容量基本不變。在相同濃度條件下，Cl-對吸附劑除砷效果影響不大，而SiO32-、PO43-、HCO3-與NO3-對Al-Ce-CS除砷效果的影響比較大，其中SiO3