铝改性粉煤灰漂珠吸附水溶液中砷的性能研究

摘要：采用湿法与干法相结合的方法合成铝改性粉煤灰漂珠环境材料,借助静态吸附实验研究吸附剂量、pH 值、离子强度、共存离子、 反应时间和温度对其吸附水溶液中砷性能的影响,并进行吸附等温线和动力学拟合.结果表明:铝改性粉煤灰漂珠吸附水中 As(V)的最佳 pH 值范围为中性偏酸;混合离子和 H2PO4 - 对 As(V)的吸附影响较大,CO3 2- 次之;离子强度对 As(V)吸附的影响不明显;在温度 298K、吸附剂量 2.5g/L 和反应时间 24h 的条件下,最大吸附容量约 5000μg/g;吸附等温线符合 Langmuir 单层吸附模型;动力学过程符合准二级动力学模型.

关键词：粉煤灰漂珠；铝改性粉煤灰漂珠；五价砷；吸附

砷在自然界分布广泛且有毒性,可引发皮 肤、膀胱、肝脏、肾、肺、前列腺及黑足等方面 的慢性砷中毒疾病.美国疾病控制中心和国际癌 症研究机构将砷定为第一类致癌物[1],世界卫生 组织、日本等发达国家、中国的生活饮用水卫生 标准(GB5479-2006)都将饮用水中砷的标准值从 50μg/L 减少到 10μg/L[2-3].因此,如何去除水体中 的砷是当前国内外研究的热点. 常用的除砷方法有混凝沉淀[4-5]、离子交 换[6]、萃取[7]、反渗透[8]、吸附、生物法等,吸附 法因其易于操作、砷去除率高、运行成本低、无 二次污染等优点而备受关注.目前,用于除砷的吸 附剂主要有金属类[9-10]、壳聚糖[11-12]、黏土矿石类[13-17]、活性炭类[18]、硅类[19]等. 粉煤灰是主要的固体废弃物之一,产生量逐 年增加.铝改性粉煤灰漂珠是以粉煤灰中的漂珠 为原料进行铝改性而合成的环境材料,它对砷的 去除率高,价格低廉,实现了变废为宝,且质轻能 够浮在水面,便于回收.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验材料:称取 0.4165g Na2HAsO4·7H2O 固 体颗粒,放入 100mL 容量瓶中,加入去离子水定 容至刻度,即为 1g/L As(V)溶液,避光保存.然后根 据需要稀释为不同浓度的 As(V)溶液.除盐酸为 优级纯外,所有试剂均为分析纯.溶液均由去离子 水配制.粉煤灰漂珠来源于南京金陵石化电厂;主 要仪器:AF-610A 原子荧光分光光度计(北京瑞 利仪器有限公司 ), 工作条件为 :PMT 电 压 280V,HCl 主阴极电流 50mA,原子化器高度 7mm, 载气流量 600mL/min.

1.2 铝改性粉煤灰漂珠制备及静态吸附实验 铝改性粉煤灰漂珠的制备 : 称取粒径 100~150μm 清洁干燥的漂珠 30g,浸泡到盛有 100mL 0.6mol/L氯化铝溶液的烧杯中,置于298K 的恒温箱中培养 48h;滤去过量的氯化铝溶液,滤后的固体物放在378K的干燥箱中烘干;再在773K的 马弗炉中煅烧 4h,取出冷却至室温,即得铝改性粉 煤灰漂珠,存放在密封瓶中备用.改