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采用硅藻土精土为基体,通过碳酸钙和氧化锰表面改性硅藻土精土,比较硅藻土精土改性前后对Pb2+和Zn2+的吸附效果。采用Batch实验,研究碳酸钙和氧化锰改性硅藻土分别对水中重金属Pb2+、Zn2+和Cd2+的吸附特性;分析吸附Pb2+和Zn2+吸附等温模型、吸附动力学模型和吸附热力学,结果表明: 1.SEM、FT-IR和XRD显示,改性物颗粒与硅藻表面形成吸附网和较多的微孔、团状片状堆积物及介孔效应;改性后出现碳酸钙吸收峰;氧化锰改性后硅藻自由羟基O–H吸收峰消失;硅藻的SiO2衍射峰强度减弱,改性后硅藻与改性物互相结合,形成具有一定依存界面效应,改性硅藻土比表面积增加。 2.碳酸钙和氧化锰改性硅藻土对Pb2+和Zn2+的吸附。随用量增加去除率也增加,吸附量却减小,当用量为1g/L时,对Pb2+去除率分别为99.94％和97.50%,吸附量分别为92.70mg/g和94.73mg/g,当用量为3g/L时,对Zn2+的去除率分别为78.45%和80.40%,吸附量分别为25.14mg/g和25.78mg/g。随pH增加去除率和吸附量相应增加,在pH=5时,Pb2+的去除率分别为99.42%和96.55%,吸附量为95.15mg/g和92.74mg/g,在pH=7时,Zn2+去除率分别为50.11%和50.65%,吸附量为48.23mg/g和48.75mg/g。去除率随初始浓度增加而降低,吸附量却增加,当Pb2+和Zn2+初始浓度分别为500mg/L和400mg/L时,去除率分别为46.38%和22.15%、36.40%和17.66%,吸附量分别为211.50mg/g和88.59mg/g、166.01mg/g和70.42mg/g。 3.吸附等温模型、动力学模型和吸附热力学研究表明,改性硅藻土对Pb2+和Zn2+的吸附等温曲线均符合Langmuir模型;对Pb2+和Zn2+的吸附分别在60min和90min内达到平衡吸附,用伪二阶动力学模型能更好的描述其吸附动力学过程。碳酸钙改性硅藻土吸附Pb2+和Zn2+和氧化锰改性硅藻土吸附Zn2+均为吸热反应,吸附过程中混乱度增加,在高温和低浓度时,吸附效果较好;而氧化锰改性硅藻土吸附Pb2+为放热反应,在低温和低浓度时,吸附效果较好。 4.当碳酸钙改性硅藻土用量为3g/L,反应时间为150min,pH值为5.46,反应温度为25℃时,对Pb2+、Cd2+和Zn2+的去除率分别为93.89%、58.19%和29.69%。当氧化锰改性硅藻土用量为5g/L,反应时间为90min,pH值为5.46,反应温度为25℃时,对Pb2+、Cd2+和Zn2+的去除率分别为98.84%、54.75%和28.70%。在上述条件下吸附后,废水中的Cu2+和As5+离子浓度低于仪器检测线(0.01和0.09mg/L),Pb2+浓度分别为0.16mg/L和0.03mg/L,低于《铅锌工业污染物排放标准》(GB25466-2010)的要求。