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含镉废水具有毒性和致癌性,同时具有不可降解性,有必要采取有效处理措施,最大限度地实现废水的资源化。本文选取天然矿物质材料硅藻土作为吸附材料基体,通过氧化锰对硅藻土进行表面改性,使硅藻土与氧化锰之间形成界面依附效应;探讨了改性硅藻土吸附废水中Cd2+的影响因素,并结合Zeta电位分析了改性硅藻土对镉的吸附作用机理,对比了在NO3-、Cl-和SO42-等不同的阴离子溶液环境中改性硅藻土对Cd2+的吸附性能。 1.XRD、FT-IR、BET比表面积和SEM测试结果表明:改性硅藻土较硅藻土部分SiO2特征峰弱化甚至消失,并出现含锰化合物的特征峰;改性硅藻土的比表面积是硅藻土的7.68倍,表面形成团状和片状堆积物;硅藻土与氧化锰之间形成良好的界面依附效应。吸附实验显示,改性硅藻土比硅藻土表现出对Cd2+更好的吸附效果。 2.改性硅藻土对Cd2+的吸附受改性硅藻土投加量、pH、溶液初始浓度、反应时间和反应温度等因素的影响。处理初始浓度为4mg/L的Cd(NO3)2溶液中对Cd2+,改性硅藻土投加量为5g/L,pH=4,反应时间10min,反应温度25℃,在此条件下可达到去除率97.55%~98.69%。 3.随Cd2+初始浓度由1mg/L到20mg/L增加,改性硅藻土在Cd(NO3)2溶液中对Cd2+的去除率由99%降低至62.3%;CdCl2溶液浓度为2mg/L时达到最大去除率95.11%,随后降至25.09%;CdSO4溶液中对Cd2+的去除率始终保持在95%以上。在pH为2~4的酸性条件下,三种阴离子溶液中改性硅藻土对Cd2+的去除率随pH值的增大都增加,当pH增至4时,改性硅藻土对CdSO4、Cd(NO3)2和CdCl2溶液中Cd2+的去除率分别增至98.81%、98.30%和95.14%,并在pH=4以后保持稳定。改性硅藻土在Cd(NO3)2、CdCl2和CdSO4溶液中吸附Cd2+的平衡投加量分别为5g/L、7g/L和1g/L。等量改性硅藻土对三种溶液中Cd2+的吸附量顺序为:CdSO4>Cd(NO3)2>CdCl2。 4.改性硅藻土对Cd2+的饱和吸附时间为10min。等温吸附实验和动力学实验表明,改性硅藻土对Cd2+的吸附符合Langmuir等温吸附模型和伪二阶动力学模型方程。吸附过程为自发的吸热过程,反应系统混乱度增加,温度升高对反应在一定程度有促进作用,吸附过程以物理吸附为主。