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含铬废水主要来自电镀、制革等工业。其中Cr(Ⅵ)具有高度致癌性和氧化性,严重威胁着生态环境和人类健康。赤泥是氧化铝工业废弃物,含有多种金属元素并具有多孔结构,可作为廉价吸附剂处理重金属废水。本研究来自河南省重大公益科研项目“氧化铝赤泥高效综合利用关键技术研究与示范”子课题,旨在研究氧化铝赤泥吸附净化重金属铬污染的水体,实现“以废治废”。本文以模拟含 Cr(Ⅵ)废水为研究对象,研究对比了原赤泥和改性赤泥对 Cr(Ⅵ)的吸附效果。 首先,采用单因素实验考察了赤泥用量、吸附时间及pH值等因素对原赤泥吸附Cr(Ⅵ)的性能影响,获得较佳吸附条件:Cr(Ⅵ)浓度为20.0 mg/L,原赤泥用量为15.0 g/L,吸附时间240 min,pH值为3.0时,脱除率达到52.9%。 其次,采用高温焙烧法、盐酸及FeCl3溶液浸渍三种改性法对原赤泥进行了活化改性处理。结果表明,改性后的赤泥对Cr(Ⅵ)的吸附性能均有所提高,其中FeCl3溶液浸渍法效果最好。通过SEM-EDS和BET分析,经FeCl3溶液浸渍改性后的赤泥(Fe-ARM)颗粒表面出现较多褶皱和片状层叠,比表面积由18.054 m2/g增至29.823 m2/g;根据XRD、TG-DSC和FTIR分析,Fe3+与原赤泥中可交换的阳离子发生交换,且引入Cl-,Fe-ARM中部分元素含量及物相改变,有效的活性吸附位点增多,从而提高了吸附性能。 最后,通过研究 Fe-ARM对 Cr(Ⅵ)的静态吸附过程,得出较佳的吸附条件为:Cr(Ⅵ)浓度为20.0 mg/L,Fe-ARM用量为8.0 g/L,pH值为5.0,吸附时间100 min时,脱除率达到99.6%,较改性前提高了46.7%。在此基础上,对该吸附过程进行了热力学和动力学研究,结果表明:该系统吸附符合Freundlich吸附等温模型,KF=14.319mg0.701·L0.299·g-1,n=3.344,说明吸附过程属于多分子层物理吸附;热力学分析得出该吸附过程为自发的放热过程;对于动力学,准二级动力学模型能更好地描述Fe-ARM对Cr(Ⅵ)的吸附特性。由此可得,Fe-ARM对水中Cr(Ⅵ)的吸附过程由物理吸附和化学吸附协同完成。 综上所述,Fe-ARM对Cr(Ⅵ)的吸附脱除效果显著,可应用于含铬废水的处理,具有改性方法简单、成本低廉等特点,对赤泥的资源化利用具有现实意义。