鉛蓄電池廢水主要來自化成、涂片等生產(chǎn)過程，廢水為酸性（一般pH＜2），主要污染物為一類重金屬污染物。吸附法作為常用的鉛蓄電池廢水的處理方法，簡(jiǎn)單而高效，在去除重金屬和難降解污染物方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。吸附材料可分為多孔吸附材料和無孔吸附材料，從環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用的角度看，除了常見的活性炭、樹脂和活性氧化鋁外，其他得到實(shí)際推廣應(yīng)用的吸附材料很少〔1〕。因此，針對(duì)鉛蓄電池廢水的處理，開發(fā)高效的吸附材料有很大的市場(chǎng)前景。  

電氣石是一種典型的高溫氣成礦物，具有自發(fā)極化效應(yīng)，是高硬度機(jī)械化學(xué)性穩(wěn)定不溶于酸的礦物晶體，用于污水處理，通過其晶體表面靜電場(chǎng)的作用，將重金屬離子吸附到晶體負(fù)極，與電氣石表面由羥基離解而產(chǎn)生的OH-發(fā)生反應(yīng)，形成相應(yīng)的沉淀或堿式鹽析出，而水中有益成分K+、Na+等則不發(fā)生反應(yīng)，仍保留在水中，具有天然凈化的優(yōu)點(diǎn)。通過水流攪動(dòng)很容易使沉降物脫離電氣石表面，不會(huì)達(dá)到飽和極限，反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行，電氣石材料可持續(xù)使用〔2〕。國(guó)外電氣石已經(jīng)被應(yīng)用于水處理中，在我國(guó)廢水處理尚無應(yīng)用案例。我國(guó)電氣石資源十分豐富，總量超過10億t，資源潛力非常巨大〔3〕。研究探索這種天然礦物材料在廢水處理中應(yīng)用具有廣闊的前景。  

1實(shí)驗(yàn)部分  

主要進(jìn)行電氣石對(duì)蓄電池鉛酸廢水吸附效果的研究，研究吸附劑粒徑及投加量、吸附溫度、吸附時(shí)間、廢水的初始pH等條件對(duì)吸附效果的影響。  

1.1實(shí)驗(yàn)材料  

電氣石粉：產(chǎn)自河北省的鐵電氣石，其主要成分（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）包括：SiO234.23%、Al2O332.13%、FeO13.29%、B2O310.15%、MgO3.89%、Fe2O32.80%、Na2O1.78%、H2O1.20%、TiO20.20%、MnO0.33%。  

鉛蓄電池廢水：取自某鉛蓄電池車間排水，其中總鎘質(zhì)量濃度為0.2~1.5mg/L，總鉛質(zhì)量濃度為18~41mg/L。  

儀器：ORION-CHN868型pH計(jì)，美國(guó)ThermoOrion公司；磁力加熱攪拌器，金壇市萬華實(shí)驗(yàn)儀器廠；AA-670型原子吸收分光光度計(jì)，日本島津公司。  

1.2實(shí)驗(yàn)方法  

采用靜態(tài)吸附試驗(yàn)，為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每次條件改變進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)。  

2討論與分析  

2.1溶液pH對(duì)鎘、鉛去除率的影響  

分別取500mL鉛蓄電池重金屬廢水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35mg/L，調(diào)整溶液pH分別為2、3、4、5、6、7、8、9、10，投加2.0g粒徑為0.5μm的電氣石粉，電磁攪拌25min后，取水樣測(cè)量鎘和鉛的含量并計(jì)算相應(yīng)的去除率，結(jié)果見圖1。  

圖1廢水pH對(duì)鎘、鉛去除率的影響  

從圖1可知，在pH為3~6的范圍內(nèi)，隨著廢水pH的增加，鎘、鉛的去除率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)pH達(dá)到6時(shí)，廢水總鎘質(zhì)量濃度降到0.014mg/L、總鉛質(zhì)量濃度降到0.35mg/L。在pH為6~8的范圍內(nèi)，電氣石對(duì)重金屬鎘、鉛的吸附作用保持穩(wěn)定，處理效果顯著。這是因?yàn)椋?dāng)廢水的pH過低時(shí)，大量的氫離子會(huì)與電氣石表面釋放出的負(fù)離子反應(yīng)，使之質(zhì)子化程度增高，將會(huì)使電氣石對(duì)重金屬離子產(chǎn)生排斥力，不利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行〔4〕。本實(shí)驗(yàn)中，有效去除鎘、鉛的最佳pH=6。  

2.2電氣石粒徑和用量對(duì)總鎘和總鉛去除率的影響  

取500mL鉛蓄電池重金屬廢水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35mg/L，投加粒徑分別為0.5、1.0μm的電氣石0.1~2.0g，電磁攪拌25min后，取水樣測(cè)量鎘和鉛的含量并計(jì)算相應(yīng)的去除率，結(jié)果見圖2、圖3。  

圖2電氣石粒徑0.5μm時(shí)電氣石用量與鎘、鉛去除率  

圖3電氣石粒徑1.0μm的電氣石用量與鎘、鉛去除率關(guān)系  

從圖2、圖3可知，投加粒徑為1.0μm的電氣石，當(dāng)電氣石投加質(zhì)量為1.3g時(shí)，鎘、鉛的去除率趨于穩(wěn)定，此時(shí)廢水總鎘質(zhì)量濃度降到0.015mg/L、總鉛質(zhì)量濃度降到0.52mg/L。投加粒徑為0.5μm的電氣石，當(dāng)電氣石投加質(zhì)量為0.9g時(shí)，鎘、鉛的去除率趨于穩(wěn)定，廢水總鎘質(zhì)量濃度降到0.015mg/L、總鉛質(zhì)量濃度降到0.52mg/L�？芍�，當(dāng)電氣石粒徑降低一半時(shí)，其使用量可降低約30%。這是由于一方面電氣石粒徑越小，比表面積就越大，天然電極性越強(qiáng)，表面斷鍵數(shù)目增多，提高了其自發(fā)吸附外來的離子或原子的能力；另一方面，粒徑小的電氣石接觸水分子機(jī)會(huì)多，并隨之發(fā)生羥基化反應(yīng)，這種表面羥基在遇到極性水分子時(shí)，容易被水吸引，形成OH-，更容易使重金屬離子生成沉淀。本實(shí)驗(yàn)中，采用粒徑0.5μm的電氣石粉處理實(shí)驗(yàn)廢水時(shí)，以投加質(zhì)量濃度為1.8g/L最優(yōu)。  

2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)總鎘和總鉛去除率的影響  

取500mL鉛蓄電池重金屬廢水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35mg/L，調(diào)節(jié)pH=6，分別投加粒徑為0.5μm的電氣石1.0g，改變電磁攪拌時(shí)間，在不同的反應(yīng)時(shí)間取水樣測(cè)量鎘和鉛的含量并計(jì)算相應(yīng)的去除率，結(jié)果見圖4。  

圖4電氣石反應(yīng)時(shí)間與鎘、鉛去除率關(guān)系  

從圖4可以看出，電氣石對(duì)鉛的吸附快于對(duì)鎘的吸附，反應(yīng)6min時(shí)，電氣石對(duì)鉛的吸附效果顯著，總鉛質(zhì)量濃度降到1.4mg/L；而此時(shí)鎘的去除率僅有55%。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，鎘在6~18min區(qū)間去除率迅速增加，到達(dá)20min時(shí)，廢水總鎘去除率趨于穩(wěn)定，總鎘質(zhì)量濃度降到0.038mg/L，總鉛質(zhì)量濃度降到0.7mg/L。因此，在鉛蓄電池重金屬廢水處理過程中，反應(yīng)時(shí)間宜選在20min。

3結(jié)論  

實(shí)驗(yàn)表明，電氣石粉適用于對(duì)鉛酸重金屬廢水中鉛、鎘的吸附處理。使用粒徑為0.5μm電氣石處理鉛蓄電池重金屬廢水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35mg/L，在反應(yīng)pH=6，吸附時(shí)間為20min，電氣石投加質(zhì)量濃度為1.8g/L時(shí)，出水可達(dá)到《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB30484—2013）中第一類污染物最高允許排放標(biāo)準(zhǔn)，即總鎘<0.05mg/L，總鉛<0.7mg/L的要求。

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