铜污染[5]指铜及其化合物对环境造成影响,并影响动植物的生活的情况。铜锌矿的开采和冶炼、金属加工、机械制造、钢铁生产等都会引起铜污染。其中,以金属加工、电镀工厂排放废水为例,在每升废水中,含铜量在几十到几百毫克之间。水中铜含量达0.01毫克/升时,对水体自净有明显的抑制作用;超过3.0毫克/升,会产生异;超过15毫克/升,就无法引用[6]。因此,这种高含铜量的废水排入水体后,会使水质量降低,影响水的正常使用。“十二五”期间[6],保护水资源不被污染的形势依然十分严峻,部分地区的水资源污染依然严重。在工业排放中,重化工业等重点产业、行业的水污染排放所占比例还很高。因此,由于水污染引发的一系列社会矛盾日益激烈。“十二五”期间,环保部将以饮水安全、重金属污染等突出环境问题为重点,加大综合治理力度,力争使环境质量得到明显改善。
1.1 滤料的制备
多孔陶瓷滤料是一种新型绿色环保材料,可用于净化分离、多孔吸附载体等环境工程领域。硅酸钙盐类物质具有释放钙离子和氢氧根离子的能力,同时易于制成各种形状的多孔材料[7-9],对污水中重金属离子及磷酸根离子等的去除具有良好的吸附作用。
郑俊[10,11]等人在普通硅酸盐水泥的基础上,添加成孔剂造孔,在高温下蒸养,最终制出多孔水泥石合成滤料。这种滤料空隙明显,形状规则,能够在水溶中释出较多的OH-和Ca2+离子,对滤料除重金属离子和磷酸根离子等具有较强的吸附能力。因此,我们可以以造纸白泥作为原料,辅以其他添加剂,设计不同的成分和比例,来合成多种多孔滤料。
刘转年[12]等将粉煤灰超细化处理,改善粉煤灰的吸附性能,制成超细粉煤灰。超细粉煤灰具有多孔结构,孔隙率为60-75%,比表面积大,具有较强的吸附能力。所以,我们在制备多孔陶瓷滤料时,可以在白泥的基础上,添加适量的粉煤灰,增加滤料的吸附性能。
1.2 滤料的除铜研究
水是人类不可或缺的资源,但随着选矿、矿石开采、熔炼、电镀、化工和造纸等产业的发展,工业废水的排放严重污染水资源环境。工业废水中含有各种各样的重金属离子,铜离子就是最为重要的污染物之一。
一般情况下,若要去除废水中的重金属,只能转变重金属的物理化学形态,或存在方式,而不能分解和破坏重金属离子。目前除铜经常使用的处理方法有:生物法(包括生物絮凝法、生物吸附法、植物修复法等)、化学法(包括沉淀法、电解法等)和物理法(包括离子交换法、吸附法等)[13,14]。生物法[15]是借助微生物或植物的吸收、积累和富集等作用去除废水中重金属离子的方法,具体有生物絮凝法、生物吸附法、植物修复法等。用生物法去除废水中的重金属离子,仅适用于连续生产的企业。但对于连续生产的小企业,由于每次去除废水中的重金属离子,均需要培养新的菌种,使得成本较高,并且剩余的菌种要灭菌后才可以排放,这样会造成环境污染。化学法[15]包括沉淀法和电解法等,其中,沉淀法又包括中和沉淀法和硫化物沉淀法。中和沉淀法通过加入碱性溶剂,将废水的pH调整到使铜离子具有最小溶液度的范围,使其以Cu(OH)2或CuCO3形式沉淀下来。这是最早也是最普遍的除铜方法。硫化物沉淀法是通过加入硫化剂,使金属以硫化物沉淀方式沉淀下来。但是,中和沉淀法的沉淀溶解度很大,除铜效果不是很好。硫化物沉淀法沉淀的颗粒尺寸又太小,相互间容易形成胶体,这样会降低硫化物沉淀的沉降性能,另外,遇酸后,硫化物沉淀与酸反应生成有毒气体,造成二次污染。电解法原理是以铝铁等金属为主的阳极在直流电的作用下易被溶蚀,产生Al3+、Fe2+等离子。经水解、聚合及Fe2+氧化过程,这些离子形成羟基络合物或氢氧化物。同时,废水中的重金属离子还可以直接获得电子,还原为金属沉积在阴极上。但电解法会消耗大量电力和铁材,产生较多的污泥,目前使用较少。物理法[15]包括离子交换法、吸附法等。离子交换法指在废水中添加离子交换剂,以达到分离有害物质目的的一种方法。这种方法不需要添加其他药剂到废水中,且应用方便,因此具有较好的优势,如今已经成为废水处理研究的热点之一。但离子交换法价格昂贵,再生所需费用高,只有在浓度低,毒性大,有回收利用价值的重金属离子处理时,才能显现出价值。 钙长石陶瓷滤料的功能性研究(2):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_19167.html