吸附水处理技术应用进展 6页

'吸附水处理技术应用进展　　摘要：根据吸附作用的形式可将吸附法分为物理吸附、电吸附和生物吸附。结合国内外有关吸附水处理技术的研究进展，总结三种吸附形式的作用机理，基于三种作用对各自去除对象吸附机理的差异，分别考察三种吸附技术的应用领域，总结其在各自应用领域的研究进展与发展趋势。关键词：吸附水处理技术，性能及特点，应用进展中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1.吸附技术分类6 当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄，此现象称为吸附。吸附也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。作为一种污水常规处理及深度处理的方法，吸附法在水处理领域得到了广泛的应用。根据吸附作用机理的不同，可将吸附作用分为三种：物理吸附、电吸附和生物吸附。其中物理吸附种类及形式较多，最具代表性的为活性炭吸附作用，目前活性炭吸附作用已经广泛应用于污水常规处理及污水深度再生处理等方面。电吸附作用依靠其对离子吸附去除作用而主要被应用于脱盐、苦咸水处理、重金属等有害离子去除等方面。生物吸附技术作为一种高效、廉价、吸附速度快、便于储存及易于分离回收重金属的重金属废水处理工艺而受到人们的关注。2.物理吸附物理吸附是由范德华力所引起的吸附，是一种常见的吸附作用，其吸附材料种类众多，应用及其广泛，其中最为典型的物理吸附为活性炭吸附作用。（1）活性炭的性能及特点活性炭吸附的作用产生于物理吸附和化学吸附。物理吸附主要发生在活性炭丰富的微孔中，用于去除水和空气中杂质，这些杂质的分子直径必须小于活性炭的孔径。另一方面活性炭在其表面含有官能团，与被吸附的物质发生化学反应，从而与被吸附物质常发生在活性炭的表面，此过程为化学吸附。活性炭的吸附是上述两种吸附综合作用的结果。评价活性炭的吸附性能指标主要有亚甲蓝值、碘值和焦糖吸附值等，吸附容量越大，吸附效果越好。（2）活性炭在水处理中的应用①常规污水处理随之我国环保事业的不断发展，污水处理排放标准的不断提高，鉴于活性炭良好的吸附性能，其对污水中各种污染区均有较好的去除效果。同时活性炭吸附常作为一种应急事故处理工艺使用，当湖泊、江河受到有毒有害物质严重污染时，通常采用投加活性炭的方式作为事故的应急处理措施，如2010年的松花江苯污染事件。6 ②污水深度再生处理常规城市二级处理工艺出水无法到回用水质要求，活性炭吸附工艺成为污水再生回用处理的重要环节，同时配合臭氧使用的臭氧活性生物碳工艺由于其对各种污染物良好的去除效果而受到广泛应用。③饮用水处理以地表水作为饮用水源的常规给水处理工艺中要求出水必须经过过滤处理。一般采用石英砂滤料，但对于出水水质要求较高的情况，活性炭滤池将发挥其良好的处理效果。同时对于采用双层滤料的水厂而言，活性炭也将成为其推荐材料。④脱色、除重金属等活性炭巨大的比便面积对色度、嗅闻具有较好的去除效果，因此被广泛应用于脱色、除臭等方面[1]。同时活性炭工艺也被应用于冶炼、电解、医药、油漆、合金、电镀、纺织印染、造纸、陶瓷与尤机颜料制造的工业领域对重金属的去除。3.电吸附（1）电吸附的原理及其特点6 电吸附是近些年发展起来的一种新型水处理方法，是通过施加电压或电流，在电极表面吸附溶液中的带电粒子，当电极饱和后可以通过施加反向电场使电极再生。它具有运行成本十分低廉、应用范围广、操作方便、可靠、几乎无须检修以及不产生任何导致环境污染的二次排放物等特点。（2）电吸附应用进展①苦咸水处理海水及苦咸水脱盐淡化是解决全球水资源危机的重要途径，海水淡化方法主要包括蒸馏法、膜法、结晶法、溶剂萃取法和离子交换法等，然而这些方法分别存在能耗大，成本高，结垢情况严重等局限性，需要开发更加经济环保的海水淡化方法。代凯等自制了电吸附模型，将电压稳定在2.0V，水通量为10mL/min，盐质量浓度为5000mg/L，当电极数目为60片时,出水盐质量浓度可以达到500mg/L，脱盐率达到90%。②电吸附去除废水中重金属离子和其他有害离子废水(尤其是工业废水)中有大量的重金属离子和其他有害离子，对人体和环境危害很大。鉴于电吸附对离子良好的去除作用，人们开始不断尝试采用电吸附反处理废水中重金属离子及其他有害离子。其中典型的代表为Afkhami等用高比表面积碳布对水溶液中Cr(VI)、Mo(VI)、W(VI)、(IV)和V(V)进行吸附和电吸附实验研究；孙奇娜等[2]关于载钛活性炭电吸附去除水中Cr(Ⅵ)的研究；陈榕等关于活性炭毡对SCN-的电吸附行为实验研究。③电吸附去除废水中各种有机物6 在电吸附对重金属离子良好去除效果的同时，人们开始关注其对各种有机物的去除效果。Ania等研究发现阳极极化能明显提高除草剂噻草平在活性碳布上的吸附率。Kitous等研究发现，在电极上施加-50mV的电压后，固定床的吸附容量比不加电压时吸附速率和吸附率都提高1倍。电吸附也可用于染料废水脱色。另外研究表明，电吸附对多种溶液中有机物的去除都有明显效果。4.生物吸附技术（1）生物吸附技术的原理及特点生物吸附剂指具有从重金属废水中吸附分离重金属能力的生物质及衍生物。它最早被用于水溶液体系中重金属等无机物的分离，近来也被用于染料、杀虫剂等生物难降解和有毒害有机物的分离与富集。目前，生物吸附剂以其高效、廉价、吸附速度快、便于储存及易于分离回收重金属等优点，已引起国内外研究者的广泛关注。（2）生物吸附技术的应用进展近30年来国内外在细菌、真菌、海藻应用于生物吸附方面均做了大量的研究。其中海藻是其中研究较多的，这可能与海藻来源广泛、蕴藏丰富有关。KratOChvilD等人进行了海藻生物去除Cr3+的研究，海藻通过离子交换去除铬。YesimSag等研究Rhizopusarrhizus细胞干粉作为生物吸附剂时对Pb2+、Ni2+和6 Cu2+单一金属和多金属离子共同吸附的特性。秦益民等对天然海带进行化学处理，研究了改性海带对铜离子的吸附能力。化学改性提高了海带对铜离子的吸附能力，在废水处理中有很高的应用价值。范文宏等以海藻酸钠、明胶和海带粉为原料制备了固定化海带生物吸附剂。5.总结吸附技术作用一种水处理的常见工艺，具有广阔的开发应用前景。其中物理吸附主要应用于污水常规处理、污水深度再生处理、工业废水处理、除色度、嗅闻等方面。电吸附主要用于去除污水中离子，因此主要应用于除盐、海水淡化、重金属等有毒有害离子去除等方面。生物吸附作为一种新兴技术，在污水中重金属的去除与回收领域有着广阔前景。参考文献[1]梅建庭，仲剑初.活性炭纤维对水中酸性大红的吸附脱色研究[J].染料工业，2002，39(6)：40～41[2]孙奇娜,盛义平.载钛活性炭电吸附去除Cr(Ⅵ)的研究.环境工程学报，2007，2：59~636'