D001树脂除Pb(II)过程中与Ca(II)、Zn(II)的竞争吸附研究

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作为诸多重金属中的一种,铅在工业中较为常用,但很难通过生物方法对其进行处理,而且容易经食物链富集,对自然环境和人类身体健康都造成了较大的危害。本文源于实际含铅废水的中试实验选题,以室内试验为基础,通过等温线、动力学、柱状实验的实验,详细地研究了Ca(II)、Zn(II)与Pb(II)在D001树脂上的竞争吸附特性,并对此机理做出相应地讨论。同时,以上述研究成果为支撑,对中试过程中出现的问题做出针对性的实验研究和探讨。  采用的三类实验分别从单重和二重离子条件下进行研究分析,单重离子条件下的实验也是二重离子条件下实验的基础。等温线实验表明Pb(II)、Ca(II)、Zn(II)三种金属离子在D001树脂上的饱和吸附量相差不大,均在2.0mmol/g左右,但三者在共存条件下存在着明显的竞争吸附关系,且当竞争离子浓度较大时表现得更为明显,三者的吸附优先性关系为:Pb(II)>Ca(II)>Zn(II)。动力学及柱状实验进一步证明了三者之间的竞争吸附关系,且实验中出现高选择性离子将已被吸附的低选择性离子置换至溶液中的现象。通过模型拟合发现,单组分系统的等温线实验数据与Langmuir模型拟合度较好,动力学实验数据与伪一阶动力学模型拟合度较好,柱状实验与Thomas模型、Yoon-Nelson模型拟合度较好,而双组分系统中因为各种离子间的相互竞争作用,各部分实验中的数据与对应的上述模型拟合度均不理想,但对高选择性的离子拟合度要优于低选择性的离子。  此外,本课题还针对实际含铅废水中试过程中出现的出水Pb(II)“返溶”现象做了针对性的室内实验。研究发现,实际含铅废水中的多种离子会对D001树脂除Pb(II)过程产生干扰,Fe(III)、Al(III)影响最大,其选择性较Pb(II)更高,可将已吸附至树脂上的“Pb(II)”置换至液相中。同时也发现,由于Fe(III)、Al(III)的竞争作用,使得离子交换固定床在处理实际含铅废水过程中存在工作层下移的情况。
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