吸附法处理地下水污染的研究.docx

吸附法处理地下水污染的争论摘要：随着全球工业化的高速进展和人类活动的加剧，地下水的污染日益严峻，主要污染物 有无机离子和有机大分子物质，在众多治理地下水污染的方法中，吸附法以本钱低、工艺简 单、吸附速率快、处理效果显著等特点被广泛应用。综述了碳质吸附剂、矿物材料吸附剂、生物材料吸附剂、电吸附法的特性、作用机理和应用于地下水污染的争论现状，并对今后吸 附剂处理地下水污染的进展前景提出建议。关键词：地下水污染；碳质吸附剂；矿物材料吸附剂；生物材料吸附剂地下水是水资源的重要组成局部，以分布广泛、水质优良、调蓄便利等优点成为城市饮用水和工农业用水的主要水源，近年来，地下水由于自净化力气不强， 渐渐受到严峻的污染，主要污染源有工业三废废水、废气、废渣、生活垃圾和生活污水、农药化肥等农业污染、重金属等自然污染，导致地下水中存在大量的有害物质，如无机污染物铬、铁、锰等金属离子及硝酸根、硫酸根、氟离子等阴离子,有机污染物石油烃、多环芳烃、杀虫剂等，不仅对工农业的生产带来极大的危害，还严峻威逼人类的安康。目前，地下水污染治理的方法主要以抽出处理法为主，此法依据污染物的种类和治理费用又可分为物理法和化学法这两种方法， 其中，吸附法因其体积小、操作简便、运行稳定、本钱低廉、处理效果显著等特点而进展快速，因此，国内外学者用吸附法处理地下水污染的争论越来越多，本文综述了碳质、矿物材料、生物材料等吸附剂和电吸附法的特性及其在地下水污染处理中的争论现状，以期为相关争论供给参考。1 吸附法处理地下水污染的应用争论进展1.1 碳质吸附剂碳质吸附剂以煤焦、石油焦、沥青焦或其它炭质材料为原料来生产活性炭， 特点是来源丰富，产量稳定，本钱较低。活性炭孔隙构造兴盛，比外表积较大， 具有耐热性、耐酸碱性及较好的化学稳定性，是一种良好的吸附材料，活性炭在吸附的过程中既包括物理吸附，又包括化学吸附，还常常伴有催化活性。陈志冉等考察活性炭对地下水中金属离子锰的动态试验吸附效果，结果说明， 在最正确运行条件下，即炭层高度5cm，原水在吸附柱中的流速为15mL/min，活性炭粒度在2060 目之间，地下水中锰的去除效果最好，其中，活性炭的粒径对试验影响最小。沙雯雯承受高效液相色谱法考察活性炭对油田地下水中有机物邻苯二甲酸二甲酯的去除效果，结果说明，投加越多的活性炭，邻苯二甲酸二甲酯的1去除率就越高，当参与9g 活性炭时，去除率超过97%。近年来，沿海海水入侵地下水造成氟超标的状况越来越严峻，陈桥等用碳质材料分别吸附处理超标和未超标的含氟村庄地下水，结果说明，经处理后的地下水氟值大大降低，但比照觉察， 碳质吸附剂对地下水的总硬度、氯离子、硝酸根等其它离子影响较小，可见，地下水经单独吸附剂处理后仍存在饮用风险，因此，活性炭吸附法与其他方法联用也被广泛争论。李冰等进展了两种生物活性炭柱椰壳炭和煤质炭去除地下水中甲基叔丁基醚的可行性争论，结果说明，甲基叔丁基醚的去除率在97%以上， 出水水质稳定，椰壳炭的去除效果更佳，微生物在炭柱内的降解作用使活性炭的吸附容量得到提高，延长了炭柱去除污染物的周期。陈芳对污染的地下水依次投加 3mg/L 臭氧氧化粉、200mg/L 粉末活性炭、15mg/L 次氯酸钠，经过氧化-吸附-再氧化的联用技术后，水中铁、锰、氨氮污染物浓度由原来的1.47、2.77、1.61mg/L 降低为 0、0、0.45mg/L，处理后的水质较抱负，符合国家生活饮用水标准。由此可见，粉末活性炭的吸附性也是近年来争论的热点，刘广阳承受粉末活性炭-膜生物反响器PAC-MBR处理含有铁、锰、氨氮的地下水并考察膜污染的状况，结果说明，最正确条件下，PAC-MBR 出水水质稳定良好，铁、锰、氨氮的浓度分别由15、1.0、1.8mg/L 降到 0.15、0.05、0.02mg/L 以下，启动周期均缩短，投加确定量的粉末活性炭也减缓了膜生物反响器的污染。碳质吸附剂以其独特的构造和特性在地下水的污染处理领域发挥重要作用， 不仅可以吸附无机重金属离子、局部无机阴离子污染物，还较易吸附非极性或弱极性的有机污染物，同时还可以作为载体固定微生物或与氧化法等方法联用，进展前景宽阔，是处理地下水污染的优良吸附剂。1.2 矿物材料吸附剂矿物材料以自然岩石、矿物为原料，通过加工、改造所得的材料，特点是廉价易得、可操作性大。由于大局部矿物材料具有较高的比外表积、较强的外表活性和孔道构造，因而常被用作吸附剂来处理地下水的污染。马琳考察分别以金红石型纳米二氧化钛和锐钛型纳米二氧化钛为填充材料的渗透反响墙对地下水中砷的去除状况，结果说明，在投加20g/L 矿物材料，时间为 1h，金红石型二氧化钛和锐钛型二氧化钛对As去除率分别为 58.02%和100%，对 AsV的去除率分别为98.54%和 99.55%，同时，用 FeCl3 对金红石进展改性后，其对地下水中As和 AsV吸附量高出未改性的 10 倍多， 改性后的矿物材料消灭Fe-O 和 As-O 键吸附了更多的砷污染物。王慧敏等承受静态吸附法考察自然浮石对高砷地下水中AsV的去除效果及其影响因素，结果说明，当 pH 为 4，AsV的质量浓度为10mg/L，投加 10mg/L 浮石吸附 9h 后， 高砷地下水中AsV的去除率高于90%，处理效果显著。唐朝春等考察自然沸石对地下水中铁锰离子的吸附效果，结果说明，水中铁锰的浓度越高，被吸附的量就越大，自然沸石对铁的去除效果最好，吸附的最适宜时间为30min，出水水质符合国家饮用水卫生标准值，但对铁的处理效果不佳。可见，单一的矿物材料对地下水的处理力气有限，将两种或多种矿物组合作为吸附剂有可能会避开此类状况消灭，曾婧滢等承受自然石灰石、膨润土和海泡石这三种组合材料填充成渗透反响墙，考察其对地下水镉污染的修复效果，结果说明， 在三种组合材料最优质量分数的配比为 20%石灰石、10%海泡石、2%膨润土时， 镉的去除率高于 99.8%，处理效果格外显著，其中，石灰石的用量对镉的吸附效果影响最大。一些自然矿物材料经过简洁处理可直接作为吸附剂使用，但有的自然矿物材料因环境因素吸附大量毒性的金属元素，需承受生物法和化学法进展处理，李浙英考察次生轻基硫酸铁矿物，即生物法和化学法制备的施氏矿物对含砷地下水的处理效果，结果说明，生物法制备的施氏矿物对砷的最大吸附量到达 102mg/g，明显优于化学法成因的施氏矿物的吸附性能，施氏矿物以其高的比外表积、大量的羟基、硫酸根等基团的存在，可吸附和共沉大量的毒性金属离子， 在地下水污染处理中有着潜在的应用前景。矿物材料吸附剂价格低廉，主要用以吸附地下水中的毒性重金属，近年来， 自然的泥炭和褐煤也被广泛开发，矿物材料对地下水污染的处理受重金属种类、浓度，吸附剂粒径、投加量、水中pH 等多种因素的影响，此外，矿物材料作为吸附剂可用酸、碱、微波和超声波关心再生。1.3 生物材料吸附剂生物材料是一种兴的吸附剂，已从最初的细菌、藻类等微生物进展到现如今应用广泛的有机生物如壳聚糖、纤维素等，还有动植物碎片稻壳、橘皮及植物系统的红树等，因其来源便利、本钱低廉、可生物降解，污染小、选择性较好等优点被广泛用于处理地下水的重金属污染的争论中。张颖等承受连续降流式重金属污染废水处理装置，以动态吸附法考察稻壳灰对地下水中铁的去除效果，结果说明，在稻壳灰装柱高22.5cm，铁离子的初始浓度 20mg/L，进水速度为10mL/min，处理时间为400min 的最正确条件下，稻壳灰可吸附 4.19mg/g 的铁离子，同时，稻壳灰经H2SO4 解吸后，恢复再生力气，提高了吸附剂的使用效率。赖坤容等争论了壳聚糖对浓度为1mg/L 高锰地下水的处理效果，结果说明，在最正确条件下，壳聚糖对锰的去除率到达98.78%。而 Viswanath 等还争论了钨磷酸锆改性壳聚糖对地下水中氟的吸附效果，结果说明，当条件为30，处理 30min 后，改性壳聚糖对氟吸附量到达最大，为99%。余宙承受聚乙二醇交联壳聚糖争论其对地下水Zn2+和 Cr6+的吸附效果，结果说明，在最正确条件下，静态吸附后，型的交联壳聚糖对Zn2+和 Cr6+两种离子的最大吸附容量分别到达 18.2mg/g 和 14.8mg/g，交联壳聚糖有着较好的重复利用性。近年来，自然材料与微生物混合制备复合生物材料吸附剂成为争论热点，游亚公正先利用谷类副产品麸皮与假单胞菌混合，再以羧甲基纤维素钠黏合制备球状复合微生物颗粒材料，考察其对地下水中铁锰的去除效果，结果说明，地下中铁锰的去除率分别到达95.90%和 62.35%，优化后的麸皮更能表达其吸附性，此类复合材料易于保存，具有确定的机械强度。此外，郭学军等承受棉纤维素负载铁-FeOOH制备型吸附柱争论其对地下水中As和 AsV的去除状况， 结果说明，在试验进水含砷浓度为500g/L 的最正确条件下，型吸附剂对三价砷和五价砷的穿透容量均较高，穿透体积分别为2200BV、5000BV，型吸附剂有着良好的再生性，由试验可见，负载 型羟基氢氧化铁的型吸附剂制备方法简易，吸附效果明显提升，同时具备强度和耐磨性能。生物材料的吸附剂里主要是细胞壁上的肽键、羧基、巯基等官能团与被吸附离子相互作用，对生物材料的改性主要是以引入某种基团以提高吸附剂的选择性和吸附率，生物材料的自然性质使其作为吸附剂修复地下水的污染具有较高的应用价值。1.4 电吸附法电吸附法是指由电位把握引起的带电电极外表的吸附作用，不涉及电子得失， 其原理是电极通电后，其外表可以吸附水中的带电离子，使水中的带电物质或溶解盐类在电极外表上发生聚拢，而到达去除离子的目的。目前，电吸附技术用于地下水污染的治理深受各方关注，其优点是设备简洁，吸附速率高，吸附容量大， 无二次污染。刘海静等以双电层理论为根底，建立了一种型电吸附设备来处理地下水中的盐离子，结果说明，在最正确条件下，即用 100 对电极，电压 1.55V，流量 40L/h， 出水电导率 3050S/cm，地下水的硬度由278.3mg/L 降至 20.3mg/L，可见，电吸附法可有效的去除率地下水中的盐离子。梁峰等用石墨板作为简易极板，考察电吸附法对地下水中As的去除效果，结果说明，水中 As浓度为 1mg/L， 电解质 NaCl 的浓度为0.1mol/L，极板间距 3cm，电压 5V，处理时间为60min 时， As的去除率高达 99.4%，符合国家饮用水卫生标准，同时觉察，电极经再生后仍具有良好的电吸附性。孙文童以甲醛和间苯二酚为原料，碳酸钠作为催化剂，在常压条件下，承受溶胶一凝胶法制备碳气凝胶为电极，争论了模拟电吸附法去除地下水中氟离子的效果，结果说明，在最正确条件下，氟离子的吸附量到达0.40mg/g，水中共存的硝酸根、碳酸根等离子对氟离子的电吸附有确定的促进作用，电极也未腐蚀，试验还说明，反接电极后，氟离子的脱附效率到达89%，电极性质并未发生转变，易于再生。胡欣琪等以活性炭纤维负载氧化铝为阳极材料，考察电促吸附地下水氟污染物的效果，结果说明，当电压为1.6V 和 2.0V 时，氟的去除效果最正确，单位面积炭毡处理达标水量为50L/m2 以上，同时说明，电吸附除氟反响器的再生力气良好，可实现连续运行。电吸附法以其简洁、颖、环保等特点常用于地下水的污染治理过程中，它可以通过自身与高效的电极材料结合，而实现增大吸附容量的目的，与传统工艺相比，电吸附系统的再生通过反接电压即可实现，不需要使用任何的酸碱盐等解吸剂，是一种较简洁把握吸附和脱附的技术。2 结论地下水污染日益严峻，对未污染的地下水应乐观实行防治措施，对已污染的地下水要实行有效的治理方法，吸附法对地下水的有机或无机污染物均有着良好的吸附效果，本文对碳质吸附剂、矿物材料吸附剂、生物材料吸附剂和电吸附法在地下水污染中的应用效果的争论进展进展介绍，此外，处理地下水污染常用的吸附剂还有粉煤灰、土壤、金属复合吸附剂等，针对目前的争论现状，建议今后从以下几个方面开展：（1） 吸附剂的吸附饱和速率较快，要求频繁的再生，今后应深入争论活性炭、矿物材料等吸附剂的再生问题。（2） 生物材料吸附剂来源便利，本钱低廉，应加大力度争论其对偏远落后地区地下水污染的处理效果，并将此技术在当地居民中推广使用。（3） 地下水污染物如重金属离子与改性生物材料吸附剂的机理应深入争论， 以进一步提高其吸附性能。（4） 纳米材料外表的活性基团可吸附有机物和金属离子，对污染物可实现快速的吸附和降解，今后可重点争论纳米材料对地下水污染物的吸附效果。参考文献：1唐朝春，陈惠民，叶鑫，等.吸附法去除地下水铁锰的争论进展J.长江科学学院院报，2023，33(6)：18-23.2陈秀成，曹瑞钰.地下水污染治理技术的进展J.中国给水排水，2023，17(4)：23-26.3陈志冉，闫凯.活性炭对地下水中锰的动态吸附试验争论J.工业安全与环保，2023，39(5):17-19.4沙雯雯.油田地下水中有机污染物分析与去除方法争论D.沈阳：沈阳师范大学,2023.5陈桥，宋召军，芦清水,等.碳吸附对海水入侵区地下水氟及其他性质影响J.科学技术与工程，2023，14(17)：260-264.6李冰，胡娟，左军,等.生物活性炭吸附工艺去除地下水中甲基叔丁基醚的可行性争论J. 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