鋸末在重金屬廢水處理中的應用
[摘要]鋸末(mo)是一種來源豐富且價格低(di)廉的農林廢(fei)(fei)棄物，作(zuo)為低(di)成本(ben)吸(xi)附劑在環境污染治理中日益受到重(zhong)視。它(ta)能有效去除廢(fei)(fei)水(shui)中的重(zhong)金屬。作(zuo)者綜述了近年來鋸末(mo)在不(bu)同類型重(zhong)金屬廢(fei)(fei)水(shui)處(chu)理中的研究(jiu)與應用進(jin)展(zhan)，分析了生物質處(chu)理廢(fei)(fei)水(shui)的吸(xi)附機理、影(ying)響因素、吸(xi)附動力學，指出了生物質吸(xi)附法處(chu)理廢(fei)(fei)水(shui)的發展(zhan)方向(xiang)。
[關鍵詞]水處理；生物質；鋸末；吸附；重金屬(shu)
電鍍、冶金(jin)(jin)(jin)、制(zhi)革、選礦和(he)化工等行業(ye)每年都產生大量的重(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)廢水(shui)(shui)。廢水(shui)(shui)中(zhong)的重(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)如鉻、鉛(qian)、鎘(ge)、鋅(xin)、鈷、銅(tong)等排入江河湖海，將會使(shi)水(shui)(shui)體受到污染，嚴重(zhong)危害人(ren)體健康及(ji)(ji)漁業(ye)和(he)農(nong)業(ye)的生產．所以(yi)轉化、回(hui)收廢水(shui)(shui)中(zhong)的重(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)離子(zi)十分(fen)重(zhong)要[1-3]。常用重(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)廢水(shui)(shui)處理技術(shu)包括化學沉(chen)淀、滲透膜、離子(zi)交(jiao)換(huan)、氧(yang)化、活性(xing)炭(tan)吸(xi)附和(he)共沉(chen)淀／吸(xi)附等。但由于(yu)這些方法的成本普(pu)遍較(jiao)高(gao)。難以(yi)被接(jie)納和(he)普(pu)及(ji)(ji)[4\5]。環境(jing)工程界越(yue)來越(yue)重(zhong)視廉價高(gao)效(xiao)替代(dai)技術(shu)的研究及(ji)(ji)其工程應用，其中(zhong)包括低成本吸(xi)附劑。
近年(nian)來，環保科學工作者對農林(lin)廢(fei)棄(qi)物的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)利(li)用越(yue)來越(yue)多(duo)。大(da)量研(yan)究(jiu)(jiu)表明，鋸(ju)末(mo)無論是(shi)否經過預處(chu)(chu)理(li)(li)對重金(jin)屬的(de)去(qu)除均有(you)顯著的(de)效果(guo)。它具(ju)有(you)以(yi)下(xia)特性：(1)成本低，可(ke)(ke)回收重金(jin)屬和(he)能量；(2)細(xi)胞的(de)毛細(xi)管結構使其具(ju)有(you)高的(de)表面積(多(duo)孔性)；(3)有(you)較高化(hua)學活性，易(yi)產(chan)生吸附高濃(nong)度的(de)金(jin)屬離子的(de)活性基團(tuan)，更容易(yi)化(hua)學改(gai)性；(4)比纖維(wei)材料(liao)更加容易(yi)交聯，不易(yi)溶于(yu)水[5-8]。我國(guo)農林(lin)廢(fei)棄(qi)物資源十分(fen)豐富，應用天然及(ji)改(gai)性鋸(ju)末(mo)開發廢(fei)水處(chu)(chu)理(li)(li)新(xin)材料(liao)。無疑(yi)是(shi)解決我國(guo)廢(fei)水處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)一條可(ke)(ke)行(xing)之路。目(mu)前研(yan)究(jiu)(jiu)多(duo)用農林(lin)廢(fei)棄(qi)鋸(ju)末(mo)如橡膠樹(shu)、芒果(guo)樹(shu)、楓樹(shu)和(he)松(song)樹(shu)等(deng)鋸(ju)末(mo)以(yi)及(ji)家具(ju)廠的(de)剩余鋸(ju)末(mo)。筆者介紹了鋸(ju)末(mo)處(chu)(chu)理(li)(li)不同類型重金(jin)屬廢(fei)水的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)現狀(zhuang)，討(tao)論了不同方法(fa)的(de)應用。分(fen)析了鋸(ju)末(mo)的(de)吸附機理(li)(li)和(he)影響因(yin)素。
1 國內外鋸末對重金屬的吸附研究現狀
1．1 鋸末直接(jie)吸附(fu)處理重金屬廢水(shui)
S．Larous等(deng)[9]研究(jiu)了(le)(le)用(yong)(yong)未經(jing)預(yu)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)(de)家具(ju)廠剩余木屑處(chu)(chu)(chu)理含銅(tong)(tong)廢(fei)水的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)等(deng)溫(wen)線。分析(xi)了(le)(le)鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)投加量(liang)(liang)(liang)(liang)、含銅(tong)(tong)水溶液(ye)濃(nong)(nong)度(du)、接觸(chu)時間(jian)、攪拌(ban)速度(du)、溶液(ye)pH、溫(wen)度(du)和重金屬離(li)子濃(nong)(nong)度(du)等(deng)對處(chu)(chu)(chu)理過(guo)程的(de)(de)(de)影響，得出最(zui)佳(jia)吸(xi)附(fu)(fu)條件，并用(yong)(yong)0．2 mol／L的(de)(de)(de)NaC1溶液(ye)對吸(xi)附(fu)(fu)后(hou)的(de)(de)(de)鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)解吸(xi)。靜(jing)態試驗(yan)中，用(yong)(yong)粒徑0．331 mm的(de)(de)(de)木屑處(chu)(chu)(chu)理質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)濃(nong)(nong)度(du)為(wei)(wei)25 mg／L的(de)(de)(de)含銅(tong)(tong)模擬(ni)廢(fei)水。20 min內吸(xi)附(fu)(fu)容量(liang)(liang)(liang)(liang)可(ke)以(yi)達(da)到3．5 mg／g。B．Yu等(deng)[10]發現鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)對Cu(11)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)平衡(heng)受(shou)溶液(ye)pH、接觸(chu)時間(jian)和溶液(ye)初(chu)始濃(nong)(nong)度(du)影響，并對吸(xi)附(fu)(fu)機(ji)理進(jin)行了(le)(le)探討(tao)。試驗(yan)發現，在鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)投加質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)濃(nong)(nong)度(du)為(wei)(wei)40 g／L，溶液(ye)pH為(wei)(wei)7．0，銅(tong)(tong)離(li)子質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)濃(nong)(nong)度(du)為(wei)(wei)5．0 mg／L時，銅(tong)(tong)離(li)子去除(chu)(chu)率(lv)可(ke)以(yi)達(da)到94．8％ ，鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)容量(liang)(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)1．79 mg／g。M．Ajmal等(deng)[11]對芒(mang)果(guo)樹鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)吸(xi)附(fu)(fu)工業廢(fei)水中Cu(11)的(de)(de)(de)去除(chu)(chu)率(lv)進(jin)行了(le)(le)研究(jiu)，對影響因素和吸(xi)附(fu)(fu)平衡(heng)以(yi)及吸(xi)附(fu)(fu)等(deng)溫(wen)線進(jin)行分析(xi)，在室溫(wen)下，用(yong)(yong)粒徑100¨m鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)處(chu)(chu)(chu)理pH為(wei)(wei)6、銅(tong)(tong)離(li)子質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)濃(nong)(nong)度(du)為(wei)(wei)17．054 m 的(de)(de)(de)廢(fei)水，Cu(11)的(de)(de)(de)去除(chu)(chu)率(lv)可(ke)以(yi)達(da)到8l％；為(wei)(wei)了(le)(le)擴(kuo)大鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)范(fan)圍(wei)，還對鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)吸(xi)附(fu)(fu)河(he)水中Cu(11)的(de)(de)(de)去除(chu)(chu)率(lv)進(jin)行了(le)(le)試驗(yan)，結果(guo)表明Cu(Ⅱ)去除(chu)(chu)率(lv)可(ke)以(yi)達(da)到63％，去除(chu)(chu)率(lv)較(jiao)模擬(ni)廢(fei)水有所下降，可(ke)能是受(shou)河(he)水中鈣和鎂(mei)的(de)(de)(de)影響。
L．J．Yu等(deng)[12]用楓樹鋸(ju)末吸(xi)(xi)附(fu)Cr(VI)溶(rong)液，對鋸(ju)末投加(jia)量(liang)、溶(rong)液初(chu)始(shi)(shi)濃度(du)(du)等(deng)影(ying)響吸(xi)(xi)附(fu)的因素進行了(le)分析；并得出在已知吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)量(liang)和Cr(Ⅵ)濃度(du)(du)的情(qing)況下(xia)計算Cr(Ⅵ)去(qu)除率的經(jing)驗公式。試(shi)驗證明鋸(ju)末是一種有(you)效而(er)經(jing)濟的去(qu)除工(gong)業廢水(shui)中Cr(VI)的吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)。田森林等(deng)[13]用鋸(ju)末處理Cr(Ⅵ)廢水(shui)，研究了(le)吸(xi)(xi)附(fu)速(su)度(du)(du)、pH、鋸(ju)末投加(jia)量(liang)和Cr(Ⅵ)初(chu)始(shi)(shi)濃度(du)(du)等(deng)因素對去(qu)除率的影(ying)響，并對吸(xi)(xi)附(fu)等(deng)溫線也(ye)進行了(le)研究。實(shi)驗表明，鋸(ju)末對廢水(shui)中的Cr(Ⅵ)有(you)一定的去(qu)除作用。
S．S．Shukla等[14]用沒(mei)有經(jing)過預處(chu)理的(de)楓(feng)樹鋸(ju)末處(chu)理含Ni(Ⅱ)廢(fei)水，對(dui)吸附時間、溶(rong)(rong)液初始濃(nong)度(du)(du)、鋸(ju)末投加(jia)量(liang)(liang)等影響因素進行研究分(fen)析。結果表明，去除(chu)率(lv)很大程(cheng)度(du)(du)上取決于吸附劑的(de)投加(jia)量(liang)(liang)和溶(rong)(rong)液的(de)初始濃(nong)度(du)(du)。在pH為(wei)9，鋸(ju)末投加(jia)量(liang)(liang)為(wei)50 g／L，Ni(11)初始質量(liang)(liang)濃(nong)度(du)(du)為(wei)l、3 mg／L時，Ni(11)去除(chu)率(lv)分(fen)別為(wei)85％和75％。
V．C．Taty．Costodes等(deng)[15,16]用長白松鋸(ju)末(mo)(mo)處理模擬含(han)鉛(qian)廢(fei)水(shui)，對吸(xi)附(fu)(fu)床(chuang)(chuang)和(he)穿透曲線(xian)進行(xing)了(le)研究，并在(zai)小(xiao)型(xing)吸(xi)附(fu)(fu)床(chuang)(chuang)的基礎上進行(xing)了(le)中試(shi)試(shi)驗(yan)(yan)，結(jie)果(guo)表明(ming)性能和(he)小(xiao)型(xing)吸(xi)附(fu)(fu)床(chuang)(chuang)一(yi)致．此外采用工(gong)業(ye)含(han)鉛(qian)廢(fei)水(shui)進行(xing)了(le)中試(shi)驗(yan)(yan)證，結(jie)果(guo)和(he)模擬廢(fei)水(shui)一(yi)致。B．Yu等(deng)[17]用楓樹鋸(ju)末(mo)(mo)處理含(han)鉛(qian)廢(fei)水(shui)，并和(he)對含(han)銅廢(fei)水(shui)的處理效(xiao)果(guo)進行(xing)比較(jiao)。試(shi)驗(yan)(yan)結(jie)果(guo)表明(ming)，吸(xi)附(fu)(fu)主要受鋸(ju)末(mo)(mo)投加量、接觸時間和(he)溶液pH的影響。根據Freundlich和(he)Langmuir等(deng)溫(wen)線(xian)模型(xing)計算出鋸(ju)末(mo)(mo)對Pb和(he)Cu的最大吸(xi)附(fu)(fu)容量分別
為3．19、1．79 mg／g。同時對鋸(ju)末吸附柱(zhu)設計和(he)鋸(ju)末再(zai)生進行了(le)研(yan)究，為實際(ji)工程(cheng)設計提供了(le)參(can)考(kao)數據。
1．2 經預處理的鋸末在重金屬廢(fei)水(shui)處理中(zhong)的應用
為了提高鋸末的(de)吸附性能(neng)，可在鋸末使用(yong)前對(dui)其(qi)進行活化、改型、改性、清洗、研磨等預處理，以提高其(qi)吸附容(rong)量(liang)和吸附能(neng)力。大量(liang)研究表明經預處理過的(de)鋸末對(dui)離子(zi)有很好的(de)去除能(neng)力[5．7]。
M．H．Kalavathy等(deng)[18]用(yong)磷(lin)酸活(huo)化(hua)橡膠樹鋸(ju)末(mo)處(chu)(chu)理含(han)Cu(Ⅱ)廢水，對吸附(fu)動力學和(he)等(deng)溫(wen)線進行(xing)了研究。用(yong)0．5 g活(huo)化(hua)橡膠樹鋸(ju)末(mo)處(chu)(chu)理100 mL質(zhi)量(liang)濃度(du)為20 mg／L、pH為6的(de)含(han)銅模擬廢水，最(zui)大吸附(fu)容量(liang)達3．825 mg／g。V．K．Garg等(deng)[19]用(yong)經(jing)過(guo)硫(liu)酸和(he)甲(jia)醛處(chu)(chu)理的(de)鋸(ju)末(mo)處(chu)(chu)理含(han)Cr(VI)廢水，試驗表明預處(chu)(chu)理后(hou)的(de)鋸(ju)末(mo)吸附(fu)效(xiao)率更高。
C．Raji等[20]用(yong)聚(ju)丙烯酰胺(an)交(jiao)聯鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)變成陰離(li)(li)子交(jiao)換(huan)劑，吸(xi)附Cr(VI)溶(rong)液，結(jie)果(guo)(guo)表明(ming)其處理(li)效果(guo)(guo)受溫(wen)度(du)、鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)投加量(liang)(liang)、溶(rong)液濃(nong)度(du)和時(shi)間等因素影響(xiang)，在(zai)溫(wen)度(du)為30 oC，pH為3，Cr(VI)質(zhi)量(liang)(liang)濃(nong)度(du)100 mg／L時(shi)，最大(da)吸(xi)附率(lv)9l％ ；用(yong)NaOH和HC1進行了(le)吸(xi)附后(hou)鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)再生研究(jiu)。K．P．Shubha等[21]也用(yong)聚(ju)丙烯酰胺(an)交(jiao)聯鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)處理(li)了(le)含重金屬廢水。結(jie)果(guo)(guo)表明(ming)其對Pb(11)、Hg(11)、Cd(11)金屬離(li)(li)子的去除效果(guo)(guo)很(hen)好。當pH為6，溫(wen)度(du)為30 cC，鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)投加質(zhi)量(liang)(liang)濃(nong)度(du)分(fen)別為7、8．5、9 g／L時(shi)，去除率(lv)均可達100％。該試驗還發(fa)現改性(xing)后(hou)的鋸(ju)(ju)(ju)末(mo)對這幾種金屬離(li)(li)子的選擇性(xing)為Pb(Ⅱ)>Hg(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)。
用磷酸鹽(yan)處理過(guo)的鋸(ju)末比未經處理的鋸(ju)末對(dui)鉻有(you)(you)更(geng)好的去(qu)除能力。鋸(ju)末和黏土混合(he)(he)(he)能有(you)(you)效去(qu)除鉻。H．Goen等[22]將(jiang)從礬土中(zhong)獲(huo)得的赤(chi)泥加入到鋸(ju)末中(zhong)，這(zhe)種(zhong)混合(he)(he)(he)物能捕(bu)獲(huo)鉻離(li)(li)子(zi)，阻止金屬離(li)(li)子(zi)滲透或(huo)者被(bei)(bei)附近的植物吸收，但和有(you)(you)機物結合(he)(he)(he)的鉻很難被(bei)(bei)捕(bu)獲(huo)。由(you)于赤(chi)泥本身(shen)中(zhong)含有(you)(you)鉻，經過(guo)一段時間赤(chi)泥中(zhong)的鉻有(you)(you)所增加。這(zhe)種(zhong)混合(he)(he)(he)物證明(ming)能有(you)(you)效截留鉻離(li)(li)子(zi)。對(dui)鋸(ju)末染色是(shi)另一種(zhong)有(you)(you)效提(ti)高鋸(ju)末吸附性(xing)能的
改性(xing)方法。S．R．Shukla等(deng)(deng)[23]采用活性(xing)橙l3處(chu)理(li)鋸(ju)末(mo)(mo)，試(shi)驗表明(ming)對鋸(ju)末(mo)(mo)染(ran)色能(neng)有(you)效提高鋸(ju)末(mo)(mo)對金屬離子(zi)的吸(xi)附(fu)容量(liang)，染(ran)色鋸(ju)末(mo)(mo)對Cu(11)、Ni(11)、Zn(11)吸(xi)附(fu)容量(liang)分(fen)別達8．07、9．87、l7．09 mg／g，而未經(jing)過(guo)(guo)染(ran)色預(yu)處(chu)理(li)的鋸(ju)末(mo)(mo)對這三(san)種金屬離子(zi)的吸(xi)附(fu)容量(liang)分(fen)別為4．94、8．05、l0．96 mg／g。N．Chubar等(deng)(deng)[24\25]通過(guo)(guo)不同的酸、堿和氧化等(deng)(deng)預(yu)處(chu)理(li)方法比(bi)較改性(xing)后(hou)軟木木屑對銅(tong)、鎳和鋅(xin)等(deng)(deng)金屬離子(zi)的吸(xi)附(fu)能(neng)力。在室溫下(xia)用質量(liang)分(fen)數為7％的活性(xing)氯預(yu)處(chu)理(li)木屑35 min后(hou)，對質量(liang)濃度200 mg／L的含銅(tong)溶液的去除(chu)率可(ke)以提高到80％。N．Chubar還通過(guo)(guo)Zeta電位研(yan)究和費希(xi)爾酯化反應證(zheng)明(ming)羧基是吸(xi)附(fu)銅(tong)和鎳的重要基團，也(ye)是唯一吸(xi)附(fu)鋅(xin)的基團。
2 鋸末吸附機理和吸附動力學
2．1 鋸(ju)末吸(xi)附機理
研究認(ren)為(wei)離(li)(li)子交(jiao)換(huan)和(he)(he)氫鍵(jian)結(jie)合是鋸(ju)末去除重金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬離(li)(li)子的(de)(de)主要作用原理(li)。很(hen)多事實與試驗研究(鋸(ju)末的(de)(de)組成和(he)(he)復雜的(de)(de)特性(xing)、重金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)特性(xing)以(yi)及吸附條件如溶(rong)液(ye)介質pH的(de)(de)影響等)也支(zhi)持這個推測[5,11,12]。在(zai)(zai)一定pH范圍內，某種(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬會以(yi)不(bu)同形(xing)式(shi)存(cun)在(zai)(zai)于(yu)溶(rong)液(ye)中，如二價金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬可能的(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)形(xing)式(shi)有M 2+、MOH+和(he)(he)M(OH)2。在(zai)(zai)pH較低時，帶正(zheng)電荷的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬離(li)(li)子和(he)(he)H+通過(guo)離(li)(li)子交(jiao)換(huan)機制競爭鋸(ju)末表(biao)面的(de)(de)吸附點(dian)，隨著pH增加(jia)，這時金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬化合物通常呈中性(xing)，氫鍵(jian)結(jie)合和(he)(he)離(li)(li)子交(jiao)換(huan)同時進行，以(yi)二價金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬離(li)(li)子為(wei)例見式(shi)(1)、(2)、(3)：
2．2．2 鋸末投加量的影響
增加(jia)(jia)(jia)鋸(ju)末投(tou)加(jia)(jia)(jia)量(liang)(liang)(liang)，吸附(fu)(fu)(fu)(fu)效率(lv)提(ti)(ti)高，但是單位(wei)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)量(liang)(liang)(liang)減(jian)少。這是由于(yu)鋸(ju)末投(tou)加(jia)(jia)(jia)量(liang)(liang)(liang)增加(jia)(jia)(jia)，吸附(fu)(fu)(fu)(fu)點(dian)(dian)數量(liang)(liang)(liang)增加(jia)(jia)(jia)，去除(chu)效率(lv)提(ti)(ti)高。單位(wei)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)量(liang)(liang)(liang)降(jiang)低主要(yao)是由于(yu)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)點(dian)(dian)不飽和，也可(ke)能是顆粒問反應造成的(de)，如由于(yu)鋸(ju)末投(tou)加(jia)(jia)(jia)量(liang)(liang)(liang)大造成凝結，導(dao)致總(zong)面(mian)(mian)積減(jian)小和擴散路徑(jing)增長．顆粒間反應也可(ke)能解(jie)吸那些松散吸附(fu)(fu)(fu)(fu)和可(ke)逆吸附(fu)(fu)(fu)(fu)在吸附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)表面(mian)(mian)的(de)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)物[5，9，10，11，14，19]。
2．2．3 鋸(ju)末粒徑的影(ying)響
顆粒(li)(li)間擴散(san)研究表(biao)明顆粒(li)(li)粒(li)(li)徑大(da)(da)(da)小(xiao)對吸(xi)附(fu)速率影(ying)響(xiang)很大(da)(da)(da)。粒(li)(li)徑減小(xiao)，表(biao)面積(ji)增大(da)(da)(da)，鋸末表(biao)面吸(xi)附(fu)幾率增大(da)(da)(da)。除了(le)(le)外(wai)表(biao)面吸(xi)附(fu)外(wai)，也存在從外(wai)表(biao)面擴散(san)到材料內(nei)部空洞的可(ke)能(neng)性。粒(li)(li)徑越(yue)大(da)(da)(da)，傳(chuan)質擴散(san)阻力(li)越(yue)大(da)(da)(da)。因為各(ge)種因素，如擴散(san)路徑或(huo)傳(chuan)質阻力(li)，接觸時(shi)間和擴散(san)路徑的障礙．粒(li)(li)徑內(nei)部的大(da)(da)(da)部分(fen)內(nei)表(biao)面積(ji)不能(neng)吸(xi)附(fu)，結(jie)果吸(xi)附(fu)效率就(jiu)降低(di)了(le)(le)[6，11，14]。
2．2．4 陰離子濃(nong)度(du)的影響
離子(zi)(zi)濃度是(shi)影響液(ye)相(xiang)平衡的(de)一個重要因素。總(zong)的(de)來說(shuo)．吸附(fu)隨溶液(ye)金屬離子(zi)(zi)濃度增加而(er)降(jiang)低。這可能(neng)是(shi)由于金屬行(xing)為(wei)的(de)變化或者(zhe)雙電層(ceng)的(de)特性造成的(de)。按照表(biao)面(mian)化學理論，兩(liang)相(xiang)(鋸(ju)末顆粒和溶液(ye)中金屬離子(zi)(zi))接觸時，由于靜電相(xiang)互作(zuo)用，一定會(hui)被雙電層(ceng)包圍。如果吸附(fu)機理是(shi)靜電作(zuo)用，那么吸附(fu)隨離子(zi)(zi)濃度增加而(er)降(jiang)低。一些(xie)無機陰離子(zi)(zi)，如氯化物，可以和一些(xie)金屬離子(zi)(zi)形成絡合體，影響吸附(fu)過程[5，10，9]
M．Ajmal等[11]發(fa)現氯(lv)化(hua)物(wu)對Cu(II)的吸附(fu)(fu)(fu)影響很特別．氯(lv)化(hua)鈉質量(liang)濃度(du)在(zai)5～100g／L時，吸附(fu)(fu)(fu)減少，這(zhe)是由于鈉離子(zi)和Cu(II)競爭鋸末的活性中心(xin)。在(zai)氯(lv)化(hua)鈉質量(liang)濃度(du)>;100g／L時，Cu(II)吸附(fu)(fu)(fu)增加，氯(lv)化(hua)鈉在(zai)原位置通過去除氧化(hua)絡合物(wu)成(cheng)為可溶(rong)氯(lv)化(hua)絡合物(wu)，充當鋸末再(zai)生(sheng)劑，增加吸附(fu)(fu)(fu)點(dian)數量(liang)，提(ti)高(gao)了Cu(II)的吸附(fu)(fu)(fu)。
B．Yu等[10]研究了無(wu)機(ji)陰(yin)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)和(he)(he)有機(ji)陰(yin)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(醋(cu)酸(suan)(suan)鹽)對鋸末吸(xi)附(fu)金(jin)屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)影響(xiang)(xiang)。離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換假設能解(jie)釋為(wei)什么一(yi)些金(jin)屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)在(zai)(zai)醋(cu)酸(suan)(suan)鹽溶液中比在(zai)(zai)氯化物、硝酸(suan)(suan)鹽和(he)(he)硫酸(suan)(suan)鹽溶液中更易(yi)被吸(xi)附(fu)，因(yin)為(wei)大(da)多數金(jin)屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)去除在(zai)(zai)低(di)pH時受抑制。大(da)多數情況(kuang)下．金(jin)屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)吸(xi)附(fu)受氫離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)影響(xiang)(xiang)。在(zai)(zai)強酸(suan)(suan)溶液如HC1、HNO3和(he)(he)H2SO4 中的(de)(de)氫離(li)(li)(li)子(zi)(zi)幾乎是(shi)(shi)全部離(li)(li)(li)解(jie)，但在(zai)(zai)醋(cu)酸(suan)(suan)中是(shi)(shi)部分(fen)離(li)(li)(li)解(jie)，所以在(zai)(zai)同樣酸(suan)(suan)濃度(du)下，無(wu)機(ji)酸(suan)(suan)溶液的(de)(de)pH比HAc溶液低(di)。
2．2．5 吸附重(zhong)金屬的選擇性
金屬吸(xi)(xi)附選擇性(xing)可(ke)以通(tong)過吸(xi)(xi)附條件如pH和鋸(ju)末改性(xing)來調整。很明顯,離(li)子(zi)(zi)吸(xi)(xi)附到有機物(wu)上受吸(xi)(xi)附點(dian)化(hua)學(xue)性(xing)質(羧基(ji)和酚式羥基(ji))和可(ke)能(neng)(neng)吸(xi)(xi)附點(dian)空間排列(lie)的(de)影響。例如，與羧基(ji)被隔開的(de)時候相比較(jiao)，羧基(ji)在一個(ge)環形結構上或在臨近(jin)的(de)碳原子(zi)(zi)上時，更(geng)傾向(xiang)選擇三價離(li)子(zi)(zi)。此外．一些(xie)金屬離(li)子(zi)(zi)容易和含氧的(de)官(guan)能(neng)(neng)團(tuan)形成絡合物(wu)，而另一些(xie)則易和含氮、磷和硫(liu)的(de)官(guan)能(neng)(neng)團(tuan)形成絡合物(wu)。這樣，通(tong)過改性(xing)鋸(ju)末獲得(de)需要(yao)的(de)官(guan)能(neng)(neng)團(tuan)，就可(ke)以實(shi)現選擇吸(xi)(xi)附[4,5,7,21]。
2．2．6 吸附(fu)動力學(xue)
影響吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速(su)率(lv)的(de)(de)主要因(yin)素包括初(chu)始(shi)(shi)濃(nong)(nong)度(du)、振蕩速(su)度(du)和溫度(du)。大多數(shu)情(qing)況(kuang)下，低(di)濃(nong)(nong)度(du)時(shi)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)率(lv)可(ke)(ke)達到95％～99％，達到吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)平衡也很快。這(zhe)(zhe)可(ke)(ke)能(neng)是由于(yu)金屬(shu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)鋸(ju)末(mo)表(biao)面形成了一(yi)層(ceng)(ceng)單(dan)層(ceng)(ceng)膜(mo)(mo)．這(zhe)(zhe)表(biao)明在(zai)(zai)濃(nong)(nong)度(du)很低(di)(<50mg／L)時(shi)。鋸(ju)末(mo)能(neng)去除水中大部(bu)(bu)分金屬(shu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑劑量一(yi)定。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)總量隨溶液濃(nong)(nong)度(du)增加而(er)增加，但是去除率(lv)逐漸降低(di)，即初(chu)始(shi)(shi)濃(nong)(nong)度(du)高，處(chu)理后金屬(shu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)殘(can)余濃(nong)(nong)度(du)高。在(zai)(zai)低(di)濃(nong)(nong)度(du)時(shi)，金屬(shu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)量和可(ke)(ke)利(li)(li)用的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)點數(shu)的(de)(de)比例很小．此時(shi)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)不(bu)依(yi)賴于(yu)初(chu)始(shi)(shi)濃(nong)(nong)度(du)。在(zai)(zai)高濃(nong)(nong)度(du)時(shi)，可(ke)(ke)利(li)(li)用的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)點的(de)(de)數(shu)量變(bian)少，這(zhe)(zhe)時(shi)金屬(shu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)去除取決于(yu)初(chu)始(shi)(shi)濃(nong)(nong)度(du)。初(chu)始(shi)(shi)濃(nong)(nong)度(du)高時(shi)．金屬(shu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)去除似乎不(bu)僅僅靠鋸(ju)末(mo)外層(ceng)(ceng)界面的(de)(de)單(dan)層(ceng)(ceng)膜(mo)(mo)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)．而(er)且(qie)還依(yi)靠鋸(ju)末(mo)顆粒內(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)。實際(ji)上。在(zai)(zai)高的(de)(de)初(chu)始(shi)(shi)濃(nong)(nong)度(du)時(shi)。鋸(ju)末(mo)顆粒內(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)傳(chuan)質速(su)率(lv)能(neng)控制(zhi)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速(su)率(lv)。
外(wai)部傳質擴散和粒子(zi)內部傳質擴散可(ke)以(yi)用來評(ping)估吸(xi)(xi)附動力學。研究(jiu)表(biao)明(ming)聚合(he)材(cai)料吸(xi)(xi)附金(jin)屬(shu)離(li)子(zi)可(ke)以(yi)用粒子(zi)內傳質模型來解(jie)釋。由于鋸(ju)末多孔的(de)特(te)性。吸(xi)(xi)附物在孔內進行粒子(zi)內傳送是可(ke)能的(de)。試驗表(biao)明(ming)攪(jiao)拌(ban)(ban)和溫度影響(xiang)鋸(ju)末對金(jin)屬(shu)離(li)子(zi)的(de)吸(xi)(xi)附速率(lv)(lv)。總的(de)來說，吸(xi)(xi)附時(shi)間增(zeng)加(jia)，吸(xi)(xi)附速率(lv)(lv)提高，但是在其他條件(jian)不變的(de)情況下。劇烈攪(jiao)拌(ban)(ban)。吸(xi)(xi)附平衡時(shi)間減少。攪(jiao)拌(ban)(ban)速度快時(shi)。擴散系(xi)數增(zeng)大。鋸(ju)末吸(xi)(xi)附金(jin)屬(shu)離(li)子(zi)的(de)能力也(ye)提高。
吸附速率和平衡吸附水(shui)平隨(sui)溫(wen)度升高(gao)(gao)而增(zeng)加。是受到(dao)纖維素(su)結(jie)構的(de)打(da)開、鋸末內(nei)遷(qian)移提高(gao)(gao)和滲透延伸、活化能障礙的(de)克服和離子內(nei)擴散速率的(de)提高(gao)(gao)影響的(de)[5，12，14,18]。
3 結論與展望
鋸(ju)末吸附(fu)回收法的最大優點是方(fang)法簡單。操(cao)作(zuo)簡便。今(jin)后還應進(jin)一步擴大鋸(ju)末在環境方(fang)面的應用范圍(wei)并(bing)更深(shen)層次地探討其(qi)作(zuo)用機理。同時對處(chu)理后鋸(ju)末的處(chu)置(zhi)方(fang)面的研究還應加(jia)強。可(ke)從(cong)以下(xia)幾個方(fang)面開展工(gong)作(zuo)：
(1)鋸末預(yu)處(chu)理(li)問(wen)題。含(han)丹(dan)寧(ning)酸物質(zhi)的(de)(de)問(wen)題是(shi)可(ke)溶性酚引起的(de)(de)水變色(se)現象。通(tong)常一(yi)些預(yu)處(chu)理(li)如甲醛(quan)、環(huan)氧丙(bing)烷、酸、堿處(chu)理(li)可(ke)以排(pai)除有(you)色(se)化合物的(de)(de)浸(jin)漬而(er)不會(hui)顯著影響(xiang)其吸附(fu)能(neng)力(li)。然而(er)一(yi)些預(yu)處(chu)理(li)過程本身會(hui)造成環(huan)境(jing)污染．如甲醛(quan)。因此應重點研究(jiu)環(huan)保而(er)經濟的(de)(de)預(yu)處(chu)理(li)方式以提高鋸末的(de)(de)吸附(fu)效(xiao)率。
(2)處(chu)理(li)后鋸(ju)末(mo)的資源(yuan)化處(chu)理(li)技術。吸附(fu)后的鋸(ju)末(mo)堆置，一是嚴(yan)重污染生態環境(jing)。二是浪費寶貴的金屬資源(yuan)。由(you)于鋸(ju)末(mo)的可生化性比較強。可以采用適(shi)當的方式使其生化，回收重金屬和能量。需探索一條變廢為寶的處(chu)理(li)路線。
(3)作(zuo)用(yong)(yong)機(ji)理的(de)(de)(de)探(tan)討(tao)。現有的(de)(de)(de)機(ji)理探(tan)討(tao)一般是建(jian)立在廢(fei)水(shui)處理前后(hou)H 濃度(du)的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)和分析(xi)吸附前后(hou)廢(fei)水(shui)、生(sheng)(sheng)物質的(de)(de)(de)SEM圖和紅外光譜(pu)圖等基礎上。具有很(hen)大的(de)(de)(de)局限性。可采用(yong)(yong)更多、更先進的(de)(de)(de)現代分析(xi)技術對處理過程(cheng)中的(de)(de)(de)各個環節進行監控分析(xi)。分析(xi)金(jin)(jin)屬離子在生(sheng)(sheng)物質內部的(de)(de)(de)沉積(ji)部位和狀態。重金(jin)(jin)屬與生(sheng)(sheng)物質特(te)定官(guan)能(neng)團結(jie)合的(de)(de)(de)能(neng)量變化(hua)(hua)以及官(guan)能(neng)團結(jie)構和特(te)性，建(jian)立數學模型，更深人地探(tan)討(tao)其作(zuo)用(yong)(yong)機(ji)理。
(4)實(shi)際(ji)工程應(ying)用(yong)問題。鋸末作(zuo)為吸(xi)附劑(ji)在水處(chu)理中應(ying)用(yong)目前(qian)僅限于實(shi)驗(yan)室(shi)研究．未見實(shi)際(ji)工程應(ying)用(yong)方(fang)面的報道。今后應(ying)加強這方(fang)面的工作(zuo)。
鋸末用(yong)(yong)于廢水(shui)治理(li)(li)可(ke)(ke)解決(jue)該廢棄物的(de)出路(lu)問題，也將降低廢水(shui)的(de)處(chu)理(li)(li)成本。經濟、有效、易獲得的(de)鋸末可(ke)(ke)取代(dai)活性炭或離(li)子交(jiao)換樹脂(zhi)用(yong)(yong)于去除(chu)(chu)廢水(shui)中的(de)重金屬(shu)。國(guo)內外學者利用(yong)(yong)鋸末去除(chu)(chu)廢水(shui)中重金屬(shu)的(de)研究均表明。鋸末吸附(fu)技術具有工業(ye)應(ying)(ying)用(yong)(yong)前景(jing)。但目前主(zhu)要處(chu)于研究階段。國(guo)內研究工作(zuo)甚少。目前還缺乏污(wu)染物和生物質之間作(zuo)用(yong)(yong)的(de)動(dong)力學數(shu)據。不能進(jin)行過程設計和放(fang)大以及經濟預算。應(ying)(ying)進(jin)行多學科交(jiao)叉和技術集(ji)成來解決(jue)存在(zai)的(de)問題。以尋求經濟、高效的(de)治理(li)(li)工藝。早日大規模(mo)應(ying)(ying)用(yong)(yong)于污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)中。
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