TiO2复合吸附剂处理含铅废水
摘要：利用TiO2复合吸附剂进行了含铅废水的去除实验，并与活性炭吸附法进行了对比，结果表明，对于Pb2 的质量浓度为50 mg/L的水样，Pb2 的去除率为98.2 %，高于或相当于活性炭吸附法。
关键词：TiO2复合吸附剂 含铅废水 去除率
1 实验部分
1.1 含Pb2 水样
用Pb(NO3)2配制，Pb2 的浓度为50mg/L。
1.2 TiO2复合吸附剂的制备[2]
TiCl4醇解过程中加入一定量的添加剂，经微滤、干燥、煅烧制得TiO2复合吸附剂。
1.3 吸附实验
取100mL水样加入到烧杯中，调整溶液的pH值，加入一定量的TiO2复合吸附剂（以下简称吸附剂），开启磁力搅拌器，搅拌一定时间后，稍放置后过滤，滤液用双硫腙分光光度法测定其中的Pb2 的浓度[3]，进而计算Pb2 的去除率。
Pb2 的去除率（%）= [（ρ0 -ρ）/ρ0]×100%
式中，ρ0 – 吸附前，水样中Pb2 的质量浓度，mg/L；
ρ - 吸附后，水样中Pb2 的质量浓度，mg/L。
2 结果与讨论
2.1 吸附剂的吸附机理
吸附剂粒径小，表面多孔，有较大的比表面积，所以具有很强的吸附作用和较大的吸附容量，可以将污染物吸附而除去，同时，由于添加剂的协同作用，更能够提高其去除率。
吸附剂的表面带负电荷，极容易吸附水中带正电荷的离子如Pb2 等，发生凝聚，产生难溶性的化合物，这些化合物再被吸附、沉降去除。
2.2 吸附时间的选择
取100 mL 水样，调整溶液的pH值为8，搅拌强度同1.3，吸附剂的用量为1.0g，不同吸附时间下Pb2 去除率的变化如表1所示。
表1 吸附时间和Pb2 去除率的关系
|
吸附时间/min |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
Pb2 去除率/% |
50.6 |
68.5 |
89.5 |
95.5 |
98.2 |
98.3 |
从表1可以看出，Pb2 的去除率刚开始随着时间的增加而增加，但当吸附时间达到40min以后时，去除率达到98.2%，以后基本不再增加，这说明Pb2 的吸附已经达到饱和。因此，在此反应条件下，吸附时间为40min。
2.3 吸附剂用量的选择
取100 mL水样，调整溶液的pH为8，搅拌强度同1.3，吸附时间40 min，改变吸附剂的用量，其Pb2 去除率的变化如表2所示。
表2 吸附剂用量和Pb2 去除率的关系
|
吸附时间/min |
0.2 |
0.4 |
0.4 |
0.8 |
1.0 |
1.2 |
|
Pb2 去除率/% |
78.8 |
84.5 |
93.2 |
97.7 |
98.2 |
98.5 |
从表2看出，Pb2 的去除率随吸附剂用量的增加而增加，当吸附剂的用量达到 1.0g时，Pb2 去除率达到了98.2%，以后增加得不明显，因此时对于Pb2 的质量浓度为50mg/L的水样，经处理后，Pb2 的质量浓度已经小于1.0mg/L。故该实验中，对于Pb2 质量浓度为50mg/L的100mL水样，吸附剂的用量定为1.0 g。
2.4 溶液pH的选择
取100mL水样，吸附剂的用量为1.0g，搅拌强度同1.3，吸附时间40min，改变溶液的pH，其Pb2 去除率的变化如表3所示。
表3 溶液pH值和Pb2 去除率的关系
|
溶液pH |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Pb2 去除率 |
45.5 |
48.8 |
57.5 |
72.5 |
90.4 |
98.2 |
98.3 |
从表3可以看出，当溶液的pH值由3 ~ 9，Pb2 的去除率不断生高。在低pH区时，TiO2
仅有吸附、交换作用，而在高pH区，既有吸附交换作用，又伴有沉淀作用，故去除率不断升高，但在过高的pH值条件下，会造成分离的困难。故本实验选用pH为8。
2.5 TiO2复合吸附剂吸附和活性炭吸附实验比较
取100mL水样，搅拌强度同1.3，吸附时间40 min，溶液的pH值8，在TiO2复合吸附剂和活性炭吸附剂的用量相同的条件下分别进行吸附实验，结果见表4。
表4 TiO2复合吸附剂吸附和活性炭吸附实验比较
|
用量/g |
0 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
|
吸附剂的去除率/ % |
0 |
78.8 |
84.5 |
93.2 |
97.7 |
98.2 |
|
活性炭的去除率/% |
0 |
77.8 |
84.5 |
93.1 |
96.8 |
98.1 |
表4结果说明二者用量相同的情况下，TiO2复合吸附剂对Pb2 的去除率普遍高于（或相当于）活性炭对的Pb2 去除率，当然，活性炭的吸附条件（如温度、pH值等）可能和TiO2复合吸附剂的吸附条件不同，但这里只是为了说明本实验用吸附剂的优越，并没有做过多的研究。
4 结论
利用TiO2复合吸附剂成功地进行了含铅废水的去除实验，对于Pb2 的质量浓度为50mg/L的100mL水样，吸附剂的用量1.0g，吸附时间40min，溶液pH值8，此时Pb2 的去除率 98.2%，高于或相当于活性炭吸附法。
参考文献
[1] 劳勒D F，现代水处理技术[M]，北京：中国环境出版社，1987
[2] 鲁秀国等，TiO2掺杂Pd2 吸附剂去除废水中Cr6 的实验研究[J]，工业用水与废水，2002，33（5）：26 – 29。
[3] 奚旦立等，环境监测（修订版）[M]，北京，高等教育出版社，2001
