脫灰煤基活性炭吸附處理含鎘廢水技術
工業(yè)含鎘廢水的排放是我國當前鎘廢水的主要來源，且其對于水資源的污染十分嚴重。我國對于工業(yè)廢水中鎘廢水的最高排放質量濃度設定為0.1mg/L-1，目前卻很難有企業(yè)達到廢水排放標準，也就造成了鎘廢水處理問題的日益嚴重化。在鎘廢水的處理中，主要有化學法、物理法和微生物法3種。其中，利用脫灰煤基活性炭吸附法處理含鎘廢水屬于物理法中的一種，具有環(huán)保性，且安全可靠。
1、實驗設計
在活性炭吸附處理含鎘廢水中，可以根據(jù)溶液內離子吸附前后的濃度差計算出活性炭的吸附效果，以此作為理論依據(jù)，處理含鎘廢水。
1.1 材料與儀器
本次實驗中，選取活性炭E1，進行樣品過篩，得到30目(613mm)活性炭。再對活性炭進行氧化，得到脫灰煤基活性炭。再準備1000mg/L溶液備用，作為含鎘廢水備用。
原子吸收光譜儀，原子吸收分光光度計，鎘空心陰極燈，紫光分光光度計，電熱恒溫水浴鍋，天平，pH計，干燥箱，滴管，容量瓶，移液管1支，抽濾瓶，漏斗，溫度計，電路，燒杯和濾紙若干。
1.2 實驗方法
1)鎘離子測定：將準備好的溶液用原子吸收的方式，在波長為220.0nm的狀態(tài)系測試其吸光度，并由相關曲線求出其濃度。
2)活性炭吸附容量測定：取100mL鎘溶液和pH計到燒杯中，取一定量的活性炭，將溫度設置到吸附溫度后，抽濾，測定濾出液體的pH值和鎘離子濃度，并計算出活性炭吸附容量。
3)吸附速度測定：取一定量的活性炭，放置到鎘溶液中，測定鎘溶液中活性炭的濃度，采用時間對比的方式畫出吸附速度曲線。
1.3 活性炭吸附測定
1)表面酸度測量：取0.5g活性炭+20mLNaOH放于燒瓶中，于80℃之下加熱6h，再與未用過的NaOH進行對比。
2)再生測量：取0.2g活性炭，借助不同的再生劑對其進行再生，待一定的時間后進行洗滌烘干，再進行第2次吸附。保證外部環(huán)境一定的情況下，觀察對比第1次、第2次的吸附效果，并以此計算吸附量和再生率。
2、實驗數(shù)據(jù)處理
2.1 吸附量計算
式中：Q0代表了溶液最大吸附量；Ce代表了活性炭處理后剩余的濃度；q代表了活性炭的吸附量；K代表常數(shù)。
2.2 吸附速度計算
吸附速度是溶質擴散到炭表面的速度，從而占領炭表面空隙的時間。在溶液的吸附速度計算中，通過對吸附濃度、時間等數(shù)據(jù)的掌握，可以計算出吸附速度，見公式(2)。
3、脫灰煤基活性炭吸附處理含鎘廢水
3.1 活性炭吸附效果
標準曲線圖如圖1所示。
3.2 各因素對吸附能力的影響
3.2.1 吸附時間對活性炭吸附能力的影響
活性炭在吸附鎘離子時，常常會收到孔結構、碳量等影響，從而影響吸附時間。根據(jù)相關調查，活性炭在吸附鎘離子時，剛開始比較快，隨著時間的延長，吸附量變化不大，其吸附平均時間以3d最佳，如表1所示。
3.2.2 活性炭用量對吸附能力的影響
相同的溶液，隨著活性炭的增加，其濃度降低，且鎘離子也減少。在活性炭吸附鎘離子中，可以通過適當增加活性炭的用量，保證污水處理。在本次實驗中，選取0.2g活性炭。結果見表2。
3.2.3 pH對吸附能力的影響
在活性炭的吸附中，其主要原理是物理吸附。但也有因為活性炭表面氧化物的原因而選擇化學吸附的。吸附量與pH值關系見圖2。
據(jù)相關資料報道，活性炭在吸附鎘離子時，其最合適的pH值為5。在本次實驗中，當pH<3時，其吸附量為1mg/g；當pH值=5時，其吸附量減少。pH值增大，吸附的鎘離子減少。有圖2可知，當pH在5.5左右，其吸附能力最佳。
3.2.4溶液質量濃度對吸附能力的影響(見表3)
在靜態(tài)實驗中，相同條件下，溶液濃度越高，吸附效果越好，去除率越低。因此，合理利用溶液濃度處理鎘廢水，有利于廢水處理，進而優(yōu)化工廠的廢水處理技術，促進工廠廢水排放達標，保證人民的用水安全。
3.2.5 溫度對吸附能力的影響
本次實驗選用15mg/L的溶液，將其放置到三角燒瓶中，再取用0.2g活性炭，對其進行不同溫度的2H抽濾，測定溶液鎘離子的濃度。
從物理學的角度講，活性炭在吸附的過程中處于放熱狀態(tài)，所以外界高溫不利于活性炭的吸附。但在本次實驗中，隨著溫度的增高，活性炭的吸附能力增強，見圖3。由此可以看出，活性炭對于鎘離子的吸附屬于化學吸附。在活性炭處于化學吸附的情況下，吸附能力會隨著溫度的升高而增強。溫度升高，活性炭內部的分子和離子處于活躍狀態(tài)，從而導致其運動加大，吸附速度加快，吸附量增加。
4、結束語
在實際處理廢水中，通過脫灰煤基活性炭吸附含鎘廢水可以有效地降低廢水中鎘離子，進而促進廢水處理后達標。利用活性炭吸附技術處理廢水，不僅能夠提高我國水資源的利用率，而且能夠促進我國廢水處理技術的完善，具有一定的實用性。（來源：大同煤業(yè)金鼎活性炭有限公司）