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锑(Sb)是自然界存在的一种元素,共有四种价态(-1、0、+3、+5),其中环境中的主要价态是+3、+5。锑是有毒重金属,低浓度的元素锑就能对人体的肝脏、心血管系统产生致命的破坏。世界目前已探明的锑矿储量超过200多万吨,主要集中在中国、俄罗斯、南非和墨西哥。中国的锑储量占世界锑储量的一半,主要集中在贵州、湖南等西南省份。目前中国的锑消耗量仅次于美国,居世界第二位。随着工业的发展,锑被大量用于锑铅合金、电池电网、轴承合金、电缆护套、水暖工焊料、锡、弹药钢板和钢管的生产中。这在一定程度上会增加环境水体中锑的含量,最终将影响人类和其他生物的生存安全。以往研究表明,锑是一种较难去除的重金属,因此,我们寻找一种能有效去除锑的方法具有重要意义。
本文第一部分着重研究不同试验参数条件下高锰酸钾改性活性炭对水中锑的吸附去除效果的影响。活性炭是广泛使用的吸附剂,但由于其本身是非极性的,在水溶液中可有效地吸附各种非极性有机物,但难以吸附Sb等具有一定极性的溶质。所以通常通过改性使其表面具有一定的极性,提高其对极性物质吸附的能力。采用不同浓度的高锰酸钾溶液在加热回流状态下,对颗粒活性炭进行改性,并利用扫描电镜(SEM)、激光粒度仪、BET和FTIR对其改性后的物化性能进行表征.通过对水中Sb(Ⅲ)的静态吸附试验,考察了pH值、原溶液中锑的浓度、吸附剂投加量、吸附时间和温度对吸附效果的影响。结果表明,在Sb(Ⅲ)初始质量浓度为1.5mg·L-1、吸附剂投加量为1.5g·L-1、温度为298K、pH值为3.00的条件下,用0.01 mol·L-1、0.05 mol·L-1和0.1 mol·L-1的高锰酸钾溶液改性的活性炭对锑的去除率均较高且随高锰酸钾浓度增加去除率递增,吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温线模型。试验中,pH值对吸附效果的影响较大,仅在pH值为3附近去除效果较好,其他pH值条件下去除效果不理想。
本文第二部分探讨了氯化铁改性活性炭对锑的去除情况。以颗粒活性炭为基础,采用不同浓度的氯化铁溶液对其进行冷凝回流,并利用扫描电镜(SEM)、激光粒度仪和BET对其改性前后的物化性质进行了表征。通过对水中Sb(Ⅲ)的静态吸附试验,考察了pH值、原溶液中锑的浓度、吸附剂投加量、吸附时间和温度对吸附效果的影响。结果表明,在Sb(Ⅲ)初始质量浓度为1.5mg·L-1、吸附剂投加量为1.0g·L-1、温度为298K、pH值为7.03的条件下,用0.02 mol·L-1和0.05mo·L-1的氯化铁溶液改性的活性炭对锑的去除率分别达96.49%和99.90%,吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温线。试验中,pH值对吸附效果的影响较大,在pH值为5~9的范围内去除效果很好,但在其余pH值范围内去除效果不理想。
对比两种溶液对活性炭的改性效果,氯化铁改性后的颗粒活性炭对水中Sb(Ⅲ)的去除效果较好。