专利名称：一种环保、廉价洗脱吸附剂表面污染物的方法
技术领域：
本发明涉及一种环保并且廉价易行的洗脱金属氧化物吸附剂表 面上的重金属污染物的方法。本发明属于水处理技术领域。
背景技术：
我国是水资源短缺国家，人均淡水资源只有世界人均水平的20% 左右。在本来就不多的淡水资源中，由于近些年来不合理的利用和水 源污染，造成许多大城市淡水资源严重紧张，威胁到人民健康和国家 经济发展。随着城市化进程的加快和工农业的迅猛发展，全国绝大多 数城市都不同程度地存在着较突出的水质问题，大量未经处理的城市 垃圾、被污染的土壤、工业废水和生活污水以及大气沉降物不断排入 水中，使水体悬浮物和沉积物中的重金属含量急剧升高。对我国各大 湖泊的调査结果表明，近年各种重金属污染呈上升趋势，己经开始影 响到水体的质量。因此，如何通过技术进步，解决污染水资源的净化， 对国民经济可持续发展具有重大的意义。
目前，对于水中溶解性污染物的去除，主要采用物理化学治理和 生物治理的方法。利用物理、化学方法处理含重金属废水的有沉淀法、 螯合树脂法、高分子捕集剂法、吸附法、膜技术、离子交换法等。吸 附法是指利用吸附剂对水中污染物质的吸附作用而达到净化天然水 的方法，由于金属氧化物吸附剂去除水中污染物的效率高，成本相对 低，且操作简单，使利用单一的金属氧化物或者复合金属氧化物吸附的方法成为发展中国家和落后地区农村处理饮用水的重要方法。但 是，由于吸附剂的制作都比较困难，价格较贵，从经济利益上讲不可 能只吸附一次就弃之不用，这就要求对其再生，以便重复使用达到多 次利用的目的，从而完成吸附一再生一洗涤一吸附的循环流程，以便 降低成本提高效益。
目前，对于金属氧化物吸附剂表面所吸附的污染物质，以往公开 的洗脱方法有 一般采用酸洗、离子交换以及催化氧化再生的方法进 行洗脱。酸洗法虽然具有较高的洗脱效率，但是本身引入的酸和洗脱 液就有腐蚀性；离子交换法作为洗脱金属氧化物吸附剂表面的阳离子 污染物最为常用，但是所用洗脱液的浓度一般较高，而且必须在酸性 条件下才能有一定的洗脱效率，不仅增加了成本，而且会造成二次污 染；此外，催化氧化再生的方法是目前比较先进的方法，虽然具有效 率高，不会引起二次污染等特点，但是此种方法所需要的技术条件较 为复杂，不适用于农村地区的使用。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有处理方法的不足，综合考虑经济和 环境因素，提出一种环保并且廉价易行的洗脱吸附剂表面上的重金属 污染物的方法。本发明具有操作简单、再生剂用量少、成本低廉、安 全环保等优点，特别适合于农村地区吸附剂的重复利用。
本发明所述的一种洗脱吸附剂表面上的重金属污染物的方法，其特点是基于吸附反应的pH变化曲线随着环境条件的改变而发生移动 的原理，在一定酸碱度范围内，改变酸碱度的变化，以达到有效洗脱 污染物的目的。
本发明所述的污染物质主要包括在环境中具有潜在的长期影响 的重金属物质，如Zn、 Cd、 Cu、 Pb、 Cr、 As等。
本发明所述的吸附剂对水体中的污染物在一定的环境条件下具 有较强吸附能力的金属氧化物，包括锐钛矿、水锰矿等。
本发明所述的环境条件是指离子强度、温度、压力，超声、以及 上述几种方法的共同作用。
本发明所述的利用温度、离子强度等条件的改变使pH曲线发生 改变，具体的说，就是指改变上述条件，使污染物在吸附剂表面上的 吸附PH变化边发生移动，当选择吸附量下降最大时，就可以进行洗 脱，从而达到方便快速的洗脱污染物的目的。
本发明所述的酸碱度条件是指将体系的PH控制在一定范围的微 酸、微碱条件，可以通过缓冲溶液达到维持体系酸碱度的目的。
本发明所述的再生剂为氯化钠溶液，试剂的用量低于5;。
图1为不同温度和离子强度条件下Zn在Ti02表面吸附的pH变 化边。
图2为使用不同温度和离子强度条件下溶液的洗脱效率。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明所述的技术给予进一步详细的说明。 实施例1负载重金属污染物的吸附剂的制备
称取0.03g锐钛矿型Ti02，溶于28.5ml的超纯水中，在25'C下搅 拌2h，之后加入1.5ml浓度为lg 的Zn溶液，调节吸附体系的pH 值，使其保持在6.4附近，平衡12h。将以上的反应完全的混合液离 心，倒去上清液，所得的固体部分即为洗脱试验所需要的吸附剂。 实施例2不同离子强度下的洗脱效果
将30ml，质量分数分别为0、 0.5%。、 5%)的氯化钠溶液，倒入到实 例1中所制备的负载了重金属Zn的吸附剂固体表面，使其充分混合， 在25"C条件下，振荡2h,之后离心10min ，取上清液过0.22微米的 滤膜，测上清液中Zn的含量，从而计算出洗脱的效率。重复该实验， 得到二次洗脱的效率。结果如图2所示。由图2可见，随着氯化钠质 量分数的增加，洗脱率由15%逐渐增加到40%。 实施例3不同温度条件下的洗脱效果
按照与实例2相同的操作条件，将温度分别控制在4-C、 25°C、 45'C条件下，分别测定洗脱的效率。从图2可以看出，洗脱效率在低 温的条件下明显高于高温。
权利要求
1.本发明提供一种洗脱吸附剂表面污染物的方法，具体的说，就是基于吸附反应的pH变化曲线，随着反应条件的改变而移动的原理，将处理过程保持在一定酸碱度的范围内，用洗脱剂对吸附剂表面上的污染物进行洗脱，以达到有效洗脱污染物的目的。
2. 根据权利1所述的吸附剂，是指对水体中的污染物在一定的环境 条件下具有较强吸附能力的金属氧化物，包括锐钛矿、水锰矿等。
3. 根据权利1所述的污染物主要包括在环境中具有潜在的长期影响 的重金属，如Zn、 Cd、 Cu、 Pb、 Cr、 As等。
4. 根据权利1所述的pH变化曲线，其特点是在水体中在不同的pH 条件下，吸附剂对污染物的吸附量不同。
5. 根据权利1所述的反应条件是指离子强度、温度、压力，超声、 以及上述几种方法的共同作用。
6. 根据权利1和权利5所述的通过调节温度、离子强度等使pH曲线 发生改变，其特点是指改变上述条件，使污染物在吸附剂表面上 的吸附pH变化边发生移动，从而选择吸附量下降最大时作为洗脱 条件。
7. 根据权利1所述的将反应过程保持在一定的酸碱度的范围内，是 指将体系的pH控制在一定的微酸、微碱条件，可以通过使用缓冲 溶液达到维持体系的酸碱度的目的。
8. 根据权利1所述的再生剂为氯化钠溶液，试剂的用量低于5%。。
全文摘要
一种再生已吸附了污染物的金属氧化物吸附剂的方法，其原理为，利用重金属污染物在金属氧化物表面吸附的pH变化边在不同离子强度、不同温度等条件下发生位移的特点，可在pH为中性或者偏酸性条件下，即位移发生最大处，以最右边pH边所对应的条件的盐溶液对吸附剂进行洗脱，洗脱后的溶液酸碱度并无明显变化，不对环境产生有害作用。以纳米TiO<sub>2</sub>表面上吸附重金属Zn的洗脱为例，利用含有5‰NaCl，温度为4℃的冷盐水对表面吸附达到饱和的吸附剂直接洗脱，洗脱效率可达到40％以上，洗脱后的pH为6.4左右。
文档编号B01J20/30GK101537346SQ20091008336
公开日2009年9月23日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者莹 周, 垒 李, 灏 陈, 爽 高 申请人:中国科学院生态环境研究中心