污水处理技术篇：含镉废水处理技术
赤泥是铝土矿提炼氧化铝后排出的固体废物，因其氧化铁含量多，外观呈红褐色，故称为赤泥〔1〕。据统计，全球氧化铝工业每年产生赤泥7000万t，我国每年的赤泥产生量则超过3000万t〔2〕。赤泥的处理一般是排入海里，或堆放在废渣场，不仅浪费土地，还容易造成地下水污染等一系列环境问题。由于赤泥的产生量巨大，成分复杂，多年来对其处理或利用的研究一直是世界性难题。镉的毒性非常大，GB8978—1996明确规定镉是一类污染物，最高允许排放质量浓度为0.1mg/L，且不能稀释处理。而一般工厂的含镉废水处理前镉的浓度都远远高于标准要求限值。含镉废水常见的处理方法有化学沉淀法、离子交换法、电解法、凝聚法和氧化还原法等〔3〕，虽然处理效率高，但耗资大并会造成二次污染。笔者采用操作简单、处理效率高的吸附法，利用赤泥对含镉废水进行处理，并寻求最佳吸附条件，从而使含镉废水能够达标排放。
1实验部分
1.1试剂与仪器
试剂：硫酸、盐酸、氢氧化钠、硝酸等均为分析纯。赤泥来自河南省郑州某铝厂，主要成分为SiO2、Al2O3、CaO、MgO、TiO2、MnO、Cr2O3、Fe2O3等。
仪器：TAS-990火焰型原子吸收分光光度计，上海普析通用仪器有限公司;SHA-C往复式水浴恒温振荡器，江苏金坛正基仪器有限公司;HG-9070A烘箱，上海精宏实验仪器有限公司;pHS-25型pH计，上海雷磁仪器厂。
1.2模拟含镉废水的配制
以蒸馏水和硫酸镉配制含镉废水，其镉离子质量浓度为GB13456—2012中要求的现代企业镉污染物排放标准的100倍(10mg/L)。取模拟废水100mL置于250mL锥形瓶中，加入一定量赤泥，密闭振荡反应一段时间后过滤，用原子吸收分光光度计测定其吸光度并得出Cd2+的浓度，计算去除率。
2结果与分析
2.1镉的标准曲线
根据GB7475—1987配制标准系列溶液，在228.8nm处测定吸光度，结果见图1。
.jpg)
图1镉的标准曲线
2.2赤泥投加量对吸附效果的影响
设定室温为25℃，取一定量的赤泥(投加量分别为0.25、0.5、0.75、1.0、1.25、1.5g/L)投加到100mL10mg/L镉溶液中，反应时间为1h，振荡速率为90r/min，考察赤泥投加量对镉离子吸附效果的影响，结果见表1。
表1赤泥投加量与镉离子去除率的关系
.jpg)
由表1可知，赤泥投加量为0.25g/L时，对镉离子的去除率仅为64.47%;1g/L时去除率可达95.32%;此后继续增加赤泥投加量去除率增幅不大，所以赤泥的最佳投加量为1g/L。计算单位质量赤泥的吸附量可知赤泥对镉离子的最大吸附量为10mg/g。
2.3溶液pH对吸附效果的影响
设定室温为25℃，取0.1g赤泥加入到100mL10mg/L镉溶液中，振荡速度为90r/min，反应时间为1h，调节pH，考察pH对赤泥吸附镉离子效果的影响，结果见表2。
表2pH对镉离子去除率的影响
.jpg)
从表2可见，pH对赤泥吸附镉离子的影响较大，pH越高去除率越高。这是由于赤泥表面有较高的负电荷，强酸条件下H+聚集在赤泥表面，阻碍了镉离子与吸附剂的接触，去除率较低。pH>9时去除率较高与Cd2+和OH-产生沉淀有关。与不投加赤泥的空白样对比，得出碱性环境中赤泥对Cd2+的去除是吸附和沉淀共同作用的结果，碱性越强，沉淀作用越明显。
2.4反应时间对吸附效果的影响
设定室温为25℃，取0.1g赤泥加入到100mL10mg/L镉溶液中，振荡速度为90r/min，考察反应时间对赤泥吸附镉离子效果的影响，结果见表3。
表3反应时间对镉离子去除率的影响
.jpg)
从表3可以看出，随着反应时间的增加去除率也随之增加。反应时间为5min时，去除率为90.31%;反应时间增加到60min时去除率为95.29%，此后延长反应时间其去除率变化不明显，所以最佳反应时间为60min。
2.5温度对吸附效果的影响
取100mL10mg/L镉溶液，加入0.1g赤泥，反应时间为1h，振荡速率为90r/min，考察温度对赤泥吸附效果的影响，当温度为20、25、30、35、40、45、50℃时，相应的去除率为94.08%、95.01%、95.48%、95.83%、96.44%、96.24%、97.14%。温度为20℃时去除率为94.08%，温度继续升高时去除率随之升高但变化幅度不是太大。考虑到经济因素，反应温度最好控制为室温25℃。
3结论
赤泥对含镉废水有很好的吸附效果。对于10mg/L镉溶液，赤泥的最佳投加量为1g/L，反应时间为1h，温度为25℃处理效果最佳;溶液pH越高，其吸附率越高，原因是在碱性环境中Cd2+会发生共沉淀作用，且碱性越强，沉淀作用越明显。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
