鉛蓄電池廢水主要來(lái)自化成、涂片等生產(chǎn)過(guò)程，廢水為酸性（一般pH＜2），主要污染物為一類(lèi)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特優(yōu)勢。吸附材料可分為多孔吸附材料和無(wú)孔吸附材料，從環(huán)境領(lǐng)域應用的角度看，除了常見(jiàn)的活性炭、樹(shù)脂和活性氧化鋁外，其他得到實(shí)際推廣應用的吸附材料很少〔1〕。因此，針對鉛蓄電池廢水的處理，開(kāi)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，是高硬度機械化學(xué)性穩定不溶于酸的礦物晶體，用于污水處理，通過(guò)其晶體表面靜電場(chǎng)的作用，將重金屬離子吸附到晶體負極，與電氣石表面由羥基離解而產(chǎn)生的OH-發(fā)生反應，形成相應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，仍保留在水中，具有天然凈化的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)水流攪動(dòng)很容易使沉降物脫離電氣石表面，不會(huì )達到飽和極限，反應連續不斷地進(jìn)行，電氣石材料可持續使用〔2〕。國外電氣石已經(jīng)被應用于水處理中，在我國廢水處理尚無(wú)應用案例。我國電氣石資源十分豐富，總量超過(guò)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用具有廣闊的前景。
1 實(shí)驗部分
主要進(jìn)行電氣石對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等條件對吸附效果的影響。
1.1 實(shí)驗材料
電氣石粉：產(chǎn)自河北省的鐵電氣石，其主要成分（以質(zhì)量分數計）包括：SiO2 34.23%、Al2O3 32.13%、FeO 13.29%、B2O3 10.15%、MgO 3.89%、Fe2O3 2.80%、Na2O 1.78%、H2O 1.20%、TiO2 0.20%、MnO 0.33%。
鉛蓄電池廢水：取自某鉛蓄電池車(chē)間排水，其中總鎘質(zhì)量濃度為0.2~1.5 mg/L，總鉛質(zhì)量濃度為18~41 mg/L。
儀器：ORION-CHN868型pH計，美國Thermo Orion公司；磁力加熱攪拌器，金壇市萬(wàn)華實(shí)驗儀器廠(chǎng)；AA-670型原子吸收分光光度計，日本島津公司。
1.2 實(shí)驗方法
采用靜態(tài)吸附試驗，為保證實(shí)驗數據的準確性，每次條件改變進(jìn)行3次平行實(shí)驗。
2 討論與分析
2.1 溶液pH對鎘、鉛去除率的影響
分別取500 mL鉛蓄電池重金屬廢水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35 mg/L，調整溶液pH分別為2、3、4、5、6、7、8、9、10，投加2.0 g粒徑為0.5 μm的電氣石粉，電磁攪拌25 min后，取水樣測量鎘和鉛的含量并計算相應的去除率，結果見(jiàn)圖 1。
圖 1 廢水pH對鎘、鉛去除率的影響
從圖 1可知，在pH為3~6的范圍內，隨著(zhù)廢水pH的增加，鎘、鉛的去除率呈上升趨勢，當pH達到6時(shí)，廢水總鎘質(zhì)量濃度降到0.014 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度降到0.35 mg/L。在pH為6~8的范圍內，電氣石對重金屬鎘、鉛的吸附作用保持穩定，處理效果顯著(zhù)。這是因為，當廢水的pH過(guò)低時(shí)，大量的氫離子會(huì )與電氣石表面釋放出的負離子反應，使之質(zhì)子化程度增高，將會(huì )使電氣石對重金屬離子產(chǎn)生排斥力，不利于吸附反應的進(jìn)行〔4〕。本實(shí)驗中，有效去除鎘、鉛的最佳pH=6。
2.2 電氣石粒徑和用量對總鎘和總鉛去除率的影響
取500 mL鉛蓄電池重金屬廢水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35 mg/L，投加粒徑分別為0.5、1.0 μm的電氣石0.1~2.0 g，電磁攪拌25 min后，取水樣測量鎘和鉛的含量并計算相應的去除率，結果見(jiàn)圖 2、圖 3。
圖 2 電氣石粒徑0.5 μm時(shí)電氣石用量與鎘、鉛去除率
圖 3 電氣石粒徑1.0 μm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1.0 μm的電氣石，當電氣石投加質(zhì)量為1.3 g時(shí)，鎘、鉛的去除率趨于穩定，此時(shí)廢水總鎘質(zhì)量濃度降到0.015 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度降到0.52 mg/L。投加粒徑為0.5 μm的電氣石，當電氣石投加質(zhì)量為0.9 g時(shí)，鎘、鉛的去除率趨于穩定，廢水總鎘質(zhì)量濃度降到0.015 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度降到0.52 mg/L�？芍�，當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，表面斷鍵數目增多，提高了其自發(fā)吸附外來(lái)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會(huì )多，并隨之發(fā)生羥基化反應，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)驗中，采用粒徑0.5 μm的電氣石粉處理實(shí)驗廢水時(shí)，以投加質(zhì)量濃度為1.8 g/L最優(yōu)。
2.3 反應時(shí)間對總鎘和總鉛去除率的影響
取500 mL鉛蓄電池重金屬廢水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35 mg/L，調節pH=6，分別投加粒徑為0.5 μm的電氣石1.0 g，改變電磁攪拌時(shí)間，在不同的反應時(shí)間取水樣測量鎘和鉛的含量并計算相應的去除率，結果見(jiàn)圖 4。
圖 4 電氣石反應時(shí)間與鎘、鉛去除率關(guān)系
從圖 4可以看出，電氣石對鉛的吸附快于對鎘的吸附，反應6 min時(shí)，電氣石對鉛的吸附效果顯著(zhù)，總鉛質(zhì)量濃度降到1.4 mg/L；而此時(shí)鎘的去除率僅有55%。隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng)，鎘在6~18 min區間去除率迅速增加，到達20 min時(shí)，廢水總鎘去除率趨于穩定，總鎘質(zhì)量濃度降到0.038 mg/L，總鉛質(zhì)量濃度降到0.7 mg/L。因此，在鉛蓄電池重金屬廢水處理過(guò)程中，反應時(shí)間宜選在20 min。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結論
實(shí)驗表明，電氣石粉適用于對鉛酸重金屬廢水中鉛、鎘的吸附處理。使用粒徑為0.5 μm電氣石處理鉛蓄電池重金屬廢水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35 mg/L，在反應pH=6，吸附時(shí)間為20 min，電氣石投加質(zhì)量濃度為1.8 g/L時(shí)，出水可達到《電池工業(yè)污染物排放標準》（GB 30484—2013）中第一類(lèi)污染物最高允許排放標準，即總鎘<0.05 mg/L，總鉛<0.7 mg/L的要求。
