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摘 要：作为一个水资源极度紧缺的国家，我国的水环境现状不容乐观。吸附法是废水处理中一项非常重要的技术，本文分析了吸附技术在水处理中的应用。
关键词：吸附技术；吸附剂；应用
引言
随着工业的迅速发展，国民经济得到了很大的进步，人民的生活水平也不断的得以提高。但工业生产排放的废水中难降解物质和有毒物质的含量也在逐渐增加，加上水资源的匮乏，对污水的处理越来越得到人们的重视。因此，探讨新的有效污水处理技术意义重大。
1.吸附法污水处理原理
吸附过程是溶剂、溶质和固体吸附剂综合体系中的界面现象。吸附现象的第一种推动力是溶剂对溶质的排斥废水吸附处理法原理作用，决定这种作用强度的重要因素是溶质的溶解度，溶质同溶剂的化学特性越相近，溶解度就越大，被多孔性固体吸附的趋势就越小；反之，溶质同溶剂的化学特性相差越大，溶解度越小，被吸附的趋势就越大（详见图1）。在水溶液中，溶剂水具有强极性，一些非极性的有机物就容易受到水的排斥，而被吸附在非极性的吸附剂表面上。吸附现象的第二种推动力是多孔性固体对溶质的亲和吸引作用，包括范德瓦耳斯力、静电引力以及化学键或氢键作用力。在范德瓦耳斯力或静电吸引力作用下进行的吸附称为物理吸附。这两种力是没有选择性的，因而物理吸附可以发生在固体吸附剂与任何溶质之间，但吸附强度则因吸附对象的不同而有很大差别。
2.吸附在污水处理中的应用
常规废水处理过程（主要是一级和二级处理），如活性污泥法和滴滤法，通过生物氧化能够除去多种有机物质。该处理过程几乎能除去构成BOD 的所有的有机物，但不能有效地去除构成COD 的难降解有机物，即使处理得很好的二级出水仍含有50mg /L ～ 120mg /L 有机物，这些物质包括单宁、木质素、腐殖质、醚类、含蛋白质的物质和其他一些产生色和臭味的物质，以及除草剂和杀虫剂等。有些有机物在水中以μg /L 水平浓度存在时就会产生臭味和颜色；某些有机物具毒性，如除草剂和杀虫剂；还有些有机物有致癌作用，如联苯胺。
3.水处理中常用吸附剂
3.1 炭类吸附剂
活性炭在早期的吸附分离过程中是应用最广泛的吸附剂，随着吸附分离技术的发展，颗粒活性炭、粉末活性炭、活性炭纤维、炭分子筛、含炭的纳米材料相继问世。目前活性炭产量中约50% ～60%用于水处理。
活性炭对于液相中溶液的吸附主要靠表面发达的空隙结构，吸附过程以物理吸附为主。活性炭去除水中的对象成分包括：游离氯、高锰酸钾消耗量、溶存臭氨、色度着色成分、溶存氨（联氨分解）、发泡成分、表面活性剂、异臭成分、苯酚、氯苯酚、三氯甲烷、农药类、三氯乙烯等氯系溶剂、PCB、有机氯化物（TOX）、油分、三卤甲烷前体物质、重金属（特别对Hg）、TOX 前体物质、铁、锰、COD、病毒、TOC、热源、氨、BOD。
3.2 腐殖酸类吸附剂
腐殖酸类物质可用于处理工业废水，尤其是重金属废水及放射性废水，除去其中的离子。一般认为腐殖酸是一组具有芳香结构、性质相似的酸性物质的复合混合物。它的大分子由10 个分子大小的微结构单元组成，每个结构单元由核（主要由五元环或六元环组成）、连接核的桥键（如-O-、-CH2-、-NH-）以及核上的活性基团所组成。已有研究表明，腐植酸分子结构中除了含有羧基、酚羥基、醌基等活性基团，还具有疏松的“海绵状”结构与巨大的表面积和表面能，所以具有良好的吸附性能。
用作吸附剂的腐殖酸类物质有两大类，一类是天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤等，直接作吸附剂用或经简单处理后作吸附剂用；另一类是把富含腐殖酸的物质用适当的粘结剂做成腐殖酸系树脂，或造粒成型，以便用于管式或塔式吸附装置。
3.3 矿物吸附剂
由于天然矿物的表面活性、超细效应、化学成分、晶体结构与物理化学性质，并辅以恰当的改性技术，使矿物具有良好的环境属性。矿物吸附剂广泛应用于工业生产、生活的环境污染控制及环境失衡的功能修复等。资料报道，膨润土、硅藻土、沸石、海泡石、坡缕石、蛙石、浮石、珍珠岩、铝土矿、铁矿物、锰矿物、石英砂、方解石等矿物都可用作吸附剂用于环境治理除去废水中的有害成分。
沸石是一种含水铝硅酸盐矿物，在水处理领域广泛应用的主要是斜发沸石、丝光沸石、菱沸石等。由于沸石比表面积很大，可达到几十到数百m2 /g，孔径分布均匀，且大多在10nm 以下，沸石结晶骨架中的阳离子与骨架的维系力较弱，阴离子晶格上的负电荷与平衡阳离子的正电荷中心在空间上是不重叠的，因此沸石具有很好的离子交换能力和高效的吸附性能。
膨润土是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物，蒙脱石属于2 ∶ 1 型的三层结构的硅酸盐矿物，硅铝结构本身带负电荷使其具有很好的离子交换能力，其所具有的很大的比表面积使其具有强吸附能力，对重金属离子及溶液中的菌类都有较好的吸附效果。天然或经过改性处理的膨润土在废水处理中用作吸附剂可取得较好的效果[2]。朱利中等研究了酸性膨润土与原土处理废水中铅、铬、镉、铜、锌、镍的适宜条件，研究结果表明，酸性膨润土对废水中重金属离子的去除效果较好，且易分离。夏畅斌等在静态条件下，研究了膨润土对重金属离子（如Zn2 + 和Cd2 +）的吸附与交换。结果表明：膨润土对重金属离子具有较强的吸附性能，pH 值是影响吸附的主要因素，离子交换和表面络合反应是主要吸附形式。有机膨润土对有机物的吸附能力很强，可吸附除去废水中的苯、甲苯、乙苯、苯胺、硝基苯、苯酸、对硝基苯酸、茶酸等。
3.4 高分子吸附剂
常用的高分子吸附剂包括离子交换树脂、离子交换纤维和壳聚糖及其衍生物。
离子交换树脂是一种含有活性基团的合成功能高分子材料，它是由交联的高分子共聚物引入不同性质离子交换基团而成[3]。近年来，随着离子交换技术的不断发展，在树脂合成方面，除凝胶型树脂性能有很大改进外，还合成了交换速度快、机械强度大、抗污染能力强和化学稳定性好的大孔离子交换树脂，使离子交换树脂在废水处理领域的应用不断扩大，越来越显示出它的优越性。在工业废水处理中，离子交换树脂主要用于回收重金属、贵金属和稀有金属，净化有毒物质，除去有机废水中的酸性或碱性的有机物质如酚、酸、胺等。 离子交换纤维（IEF）问世于20 世纪80 年代后期，是一种新型纤维状吸附与分离材料。IEF包括阴、阳两性IEF 和螯合型功能纤维，前者在纤维骨架上带有磺酸基、羧酸基、磷酸基、胺基等可离解基团，能与阳离子或阴离子进行交换，后者则带有含不同配位原子的功能基团，能和金属阳离子形成螯合物，因此对离子的吸附具有较高的选择性
3.5 工业废物吸附剂
每年工业生产中产生的废渣都堆积成山，造成了严重的环保问题。由于经过高温冶炼产生的粉煤灰、钢渣、高炉渣等具有疏松的不规则网状结构，对金属离子有较强的吸附能力，人们就利用这些废弃物作为吸附剂处理废水，以达到降低吸附成本、综合利用废物、以废治废的目的。
钢渣是钢铁生产的主要固体废弃物，但由于其特殊的结构和成分，被研究发现可以用于废水污染治理，通过“以废治废”，实现良好的环境效益。广西大学资源与环境学院马少健等人1999 年以来系统研究了钢渣对铜、铅、铬、锌重金属离子和有机物等的吸附特征以及鋼渣的改性吸附性能[5]。所有的研究表明，钢渣对水中的重金属离子以及COD 和色度等污染因子具有明显的吸附去除作用，钢渣作为水处理剂可就地取材，成本低廉，经污水治理使用后的钢渣，还可继续用于水泥生产等综合利用渠道，从而达到彻底消除污染的目的。但要把钢渣作为工业化吸附剂应用于水处理尚有一些问题需要解决，比如钢渣产品大小不一，常规破碎难生产出粒度适宜、性能均匀的吸附剂产品[4]。
4.结语
综上所述，吸附法处理废水因具有操作简单、投资费用低、具有较好的去除效果等优点，在废水处理中占有很大比重，特别是近年发展起来的生物质吸附技术，在水处理领域具有很好的应用前景。但由于吸附法处理废水的方法仍处于初始发展阶段，一些有关的理论和技术还不够成熟，再加上作为吸附剂的活性炭供应比较紧张，再生设备少，再生费用高，限制了活性炭的广泛使用。因此，它需要专业工作者的积极参与和政府的鼎力支持，使吸附法在处理废水领域向着更加科学美好的方向发展。
参考文献：
[1]李春松.活性炭吸附法在处理工业废水中的应用[J].绿色科技.2015（01）
[2]胡振华.关于活性炭吸附法深度处理印染废水的分析[J]. 中国高新区.2017（16）
[3]杨娜，叶树强，周朝勇.活性炭吸附在工业废水处理中的应用[J].企业技术开发.2016（06）
[4]曹志豪.电吸附法污水处理回用中试研究[J]. 山东化工. 2017（04）
[5]唐朝春，陈惠民，刘名，叶鑫.利用吸附法除磷研究进展[J]. 工业水处理. 2015（07）
关键词：吸附技术；吸附剂；应用
引言
随着工业的迅速发展，国民经济得到了很大的进步，人民的生活水平也不断的得以提高。但工业生产排放的废水中难降解物质和有毒物质的含量也在逐渐增加，加上水资源的匮乏，对污水的处理越来越得到人们的重视。因此，探讨新的有效污水处理技术意义重大。
1.吸附法污水处理原理
吸附过程是溶剂、溶质和固体吸附剂综合体系中的界面现象。吸附现象的第一种推动力是溶剂对溶质的排斥废水吸附处理法原理作用，决定这种作用强度的重要因素是溶质的溶解度，溶质同溶剂的化学特性越相近，溶解度就越大，被多孔性固体吸附的趋势就越小；反之，溶质同溶剂的化学特性相差越大，溶解度越小，被吸附的趋势就越大（详见图1）。在水溶液中，溶剂水具有强极性，一些非极性的有机物就容易受到水的排斥，而被吸附在非极性的吸附剂表面上。吸附现象的第二种推动力是多孔性固体对溶质的亲和吸引作用，包括范德瓦耳斯力、静电引力以及化学键或氢键作用力。在范德瓦耳斯力或静电吸引力作用下进行的吸附称为物理吸附。这两种力是没有选择性的，因而物理吸附可以发生在固体吸附剂与任何溶质之间，但吸附强度则因吸附对象的不同而有很大差别。
2.吸附在污水处理中的应用
常规废水处理过程（主要是一级和二级处理），如活性污泥法和滴滤法，通过生物氧化能够除去多种有机物质。该处理过程几乎能除去构成BOD 的所有的有机物，但不能有效地去除构成COD 的难降解有机物，即使处理得很好的二级出水仍含有50mg /L ～ 120mg /L 有机物，这些物质包括单宁、木质素、腐殖质、醚类、含蛋白质的物质和其他一些产生色和臭味的物质，以及除草剂和杀虫剂等。有些有机物在水中以μg /L 水平浓度存在时就会产生臭味和颜色；某些有机物具毒性，如除草剂和杀虫剂；还有些有机物有致癌作用，如联苯胺。
3.水处理中常用吸附剂
3.1 炭类吸附剂
活性炭在早期的吸附分离过程中是应用最广泛的吸附剂，随着吸附分离技术的发展，颗粒活性炭、粉末活性炭、活性炭纤维、炭分子筛、含炭的纳米材料相继问世。目前活性炭产量中约50% ～60%用于水处理。
活性炭对于液相中溶液的吸附主要靠表面发达的空隙结构，吸附过程以物理吸附为主。活性炭去除水中的对象成分包括：游离氯、高锰酸钾消耗量、溶存臭氨、色度着色成分、溶存氨（联氨分解）、发泡成分、表面活性剂、异臭成分、苯酚、氯苯酚、三氯甲烷、农药类、三氯乙烯等氯系溶剂、PCB、有机氯化物（TOX）、油分、三卤甲烷前体物质、重金属（特别对Hg）、TOX 前体物质、铁、锰、COD、病毒、TOC、热源、氨、BOD。
3.2 腐殖酸类吸附剂
腐殖酸类物质可用于处理工业废水，尤其是重金属废水及放射性废水，除去其中的离子。一般认为腐殖酸是一组具有芳香结构、性质相似的酸性物质的复合混合物。它的大分子由10 个分子大小的微结构单元组成，每个结构单元由核（主要由五元环或六元环组成）、连接核的桥键（如-O-、-CH2-、-NH-）以及核上的活性基团所组成。已有研究表明，腐植酸分子结构中除了含有羧基、酚羥基、醌基等活性基团，还具有疏松的“海绵状”结构与巨大的表面积和表面能，所以具有良好的吸附性能。
用作吸附剂的腐殖酸类物质有两大类，一类是天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤等，直接作吸附剂用或经简单处理后作吸附剂用；另一类是把富含腐殖酸的物质用适当的粘结剂做成腐殖酸系树脂，或造粒成型，以便用于管式或塔式吸附装置。
3.3 矿物吸附剂
由于天然矿物的表面活性、超细效应、化学成分、晶体结构与物理化学性质，并辅以恰当的改性技术，使矿物具有良好的环境属性。矿物吸附剂广泛应用于工业生产、生活的环境污染控制及环境失衡的功能修复等。资料报道，膨润土、硅藻土、沸石、海泡石、坡缕石、蛙石、浮石、珍珠岩、铝土矿、铁矿物、锰矿物、石英砂、方解石等矿物都可用作吸附剂用于环境治理除去废水中的有害成分。
沸石是一种含水铝硅酸盐矿物，在水处理领域广泛应用的主要是斜发沸石、丝光沸石、菱沸石等。由于沸石比表面积很大，可达到几十到数百m2 /g，孔径分布均匀，且大多在10nm 以下，沸石结晶骨架中的阳离子与骨架的维系力较弱，阴离子晶格上的负电荷与平衡阳离子的正电荷中心在空间上是不重叠的，因此沸石具有很好的离子交换能力和高效的吸附性能。
膨润土是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物，蒙脱石属于2 ∶ 1 型的三层结构的硅酸盐矿物，硅铝结构本身带负电荷使其具有很好的离子交换能力，其所具有的很大的比表面积使其具有强吸附能力，对重金属离子及溶液中的菌类都有较好的吸附效果。天然或经过改性处理的膨润土在废水处理中用作吸附剂可取得较好的效果[2]。朱利中等研究了酸性膨润土与原土处理废水中铅、铬、镉、铜、锌、镍的适宜条件，研究结果表明，酸性膨润土对废水中重金属离子的去除效果较好，且易分离。夏畅斌等在静态条件下，研究了膨润土对重金属离子（如Zn2 + 和Cd2 +）的吸附与交换。结果表明：膨润土对重金属离子具有较强的吸附性能，pH 值是影响吸附的主要因素，离子交换和表面络合反应是主要吸附形式。有机膨润土对有机物的吸附能力很强，可吸附除去废水中的苯、甲苯、乙苯、苯胺、硝基苯、苯酸、对硝基苯酸、茶酸等。
3.4 高分子吸附剂
常用的高分子吸附剂包括离子交换树脂、离子交换纤维和壳聚糖及其衍生物。
离子交换树脂是一种含有活性基团的合成功能高分子材料，它是由交联的高分子共聚物引入不同性质离子交换基团而成[3]。近年来，随着离子交换技术的不断发展，在树脂合成方面，除凝胶型树脂性能有很大改进外，还合成了交换速度快、机械强度大、抗污染能力强和化学稳定性好的大孔离子交换树脂，使离子交换树脂在废水处理领域的应用不断扩大，越来越显示出它的优越性。在工业废水处理中，离子交换树脂主要用于回收重金属、贵金属和稀有金属，净化有毒物质，除去有机废水中的酸性或碱性的有机物质如酚、酸、胺等。 离子交换纤维（IEF）问世于20 世纪80 年代后期，是一种新型纤维状吸附与分离材料。IEF包括阴、阳两性IEF 和螯合型功能纤维，前者在纤维骨架上带有磺酸基、羧酸基、磷酸基、胺基等可离解基团，能与阳离子或阴离子进行交换，后者则带有含不同配位原子的功能基团，能和金属阳离子形成螯合物，因此对离子的吸附具有较高的选择性
3.5 工业废物吸附剂
每年工业生产中产生的废渣都堆积成山，造成了严重的环保问题。由于经过高温冶炼产生的粉煤灰、钢渣、高炉渣等具有疏松的不规则网状结构，对金属离子有较强的吸附能力，人们就利用这些废弃物作为吸附剂处理废水，以达到降低吸附成本、综合利用废物、以废治废的目的。
钢渣是钢铁生产的主要固体废弃物，但由于其特殊的结构和成分，被研究发现可以用于废水污染治理，通过“以废治废”，实现良好的环境效益。广西大学资源与环境学院马少健等人1999 年以来系统研究了钢渣对铜、铅、铬、锌重金属离子和有机物等的吸附特征以及鋼渣的改性吸附性能[5]。所有的研究表明，钢渣对水中的重金属离子以及COD 和色度等污染因子具有明显的吸附去除作用，钢渣作为水处理剂可就地取材，成本低廉，经污水治理使用后的钢渣，还可继续用于水泥生产等综合利用渠道，从而达到彻底消除污染的目的。但要把钢渣作为工业化吸附剂应用于水处理尚有一些问题需要解决，比如钢渣产品大小不一，常规破碎难生产出粒度适宜、性能均匀的吸附剂产品[4]。
4.结语
综上所述，吸附法处理废水因具有操作简单、投资费用低、具有较好的去除效果等优点，在废水处理中占有很大比重，特别是近年发展起来的生物质吸附技术，在水处理领域具有很好的应用前景。但由于吸附法处理废水的方法仍处于初始发展阶段，一些有关的理论和技术还不够成熟，再加上作为吸附剂的活性炭供应比较紧张，再生设备少，再生费用高，限制了活性炭的广泛使用。因此，它需要专业工作者的积极参与和政府的鼎力支持，使吸附法在处理废水领域向着更加科学美好的方向发展。
参考文献：
[1]李春松.活性炭吸附法在处理工业废水中的应用[J].绿色科技.2015（01）
[2]胡振华.关于活性炭吸附法深度处理印染废水的分析[J]. 中国高新区.2017（16）
[3]杨娜，叶树强，周朝勇.活性炭吸附在工业废水处理中的应用[J].企业技术开发.2016（06）
[4]曹志豪.电吸附法污水处理回用中试研究[J]. 山东化工. 2017（04）
[5]唐朝春，陈惠民，刘名，叶鑫.利用吸附法除磷研究进展[J]. 工业水处理. 2015（07）