工業(yè)含鎘廢水的排放是我國當前鎘廢水的主要來(lái)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(zhì)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(wèn)題的日益嚴重化。在鎘廢水的處理中，主要有化學(xué)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(shí)驗設計
在活性炭吸附處理含鎘廢水中，可以根據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，處理含鎘廢水。
1.1 材料與儀器
本次實(shí)驗中，選取活性炭E1，進(jìn)行樣品過(guò)篩，得到30目(613mm)活性炭。再對活性炭進(jìn)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(shí)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(cháng)為220.0nm的狀態(tài)系測試其吸光度，并由相關(guān)曲線(xiàn)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(shí)間對比的方式畫(huà)出吸附速度曲線(xiàn)。
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(guò)的NaOH進(jìn)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(jìn)行再生，待一定的時(shí)間后進(jìn)行洗滌烘干，再進(jìn)行第2次吸附。保證外部環(huán)境一定的情況下，觀(guān)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(shí)驗數據處理
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。
2.2 吸附速度計算
吸附速度是溶質(zhì)擴散到炭表面的速度，從而占領(lǐng)炭表面空隙的時(shí)間。在溶液的吸附速度計算中，通過(guò)對吸附濃度、時(shí)間等數據的掌握，可以計算出吸附速度，見(jiàn)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(xiàn)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(shí)間對活性炭吸附能力的影響
活性炭在吸附鎘離子時(shí)，常常會(huì )收到孔結構、碳量等影響，從而影響吸附時(shí)間。根據相關(guān)調查，活性炭在吸附鎘離子時(shí)，剛開(kāi)始比較快，隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)，吸附量變化不大，其吸附平均時(shí)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(zhù)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(guò)適當增加活性炭的用量，保證污水處理。在本次實(shí)驗中，選取0.2g活性炭。結果見(jiàn)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(xué)吸附的。吸附量與pH值關(guān)系見(jiàn)圖2。
據相關(guān)資料報道，活性炭在吸附鎘離子時(shí)，其最合適的pH值為5。在本次實(shí)驗中，當pH<3時(shí)，其吸附量為1mg/g；當pH值=5時(shí)，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(zhì)量濃度對吸附能力的影響(見(jiàn)表3)
在靜態(tài)實(shí)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(jìn)而優(yōu)化工廠(chǎng)的廢水處理技術(shù)，促進(jìn)工廠(chǎng)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(shí)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(jìn)行不同溫度的2H抽濾，測定溶液鎘離子的濃度。
從物理學(xué)的角度講，活性炭在吸附的過(guò)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(shí)驗中，隨著(zhù)溫度的增高，活性炭的吸附能力增強，見(jiàn)圖3。由此可以看出，活性炭對于鎘離子的吸附屬于化學(xué)吸附。在活性炭處于化學(xué)吸附的情況下，吸附能力會(huì )隨著(zhù)溫度的升高而增強。溫度升高，活性炭?jì)炔康姆肿雍碗x子處于活躍狀態(tài)，從而導致其運動(dòng)加大，吸附速度加快，吸附量增加。
4、結束語(yǔ)
在實(shí)際處理廢水中，通過(guò)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(jìn)而促進(jìn)廢水處理后達標。利用活性炭吸附技術(shù)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(jìn)我國廢水處理技術(shù)的完善，具有一定的實(shí)用性。（來(lái)源：大同煤業(yè)金鼎活性炭有限公司）
