负载铁离子活性炭除砷的研究进展_陆梦楠

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1、化工科技，２０１１，１９（６）：６５～７０综述专论ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ负载铁离子活性炭除砷的研究进展＊陆梦楠１，２，３．４，张利波１，２，３．４，李玮１，２，３．４，彭金辉１，２，３．４，夏洪应１，２，３．４（１．昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明６５００９３；２．非常规冶金教育部重点实验室，云南昆明６５００９３；３．云南省微波应用及装备技术工程实验室，云南昆明６５００９３；４．云南省复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室（培育基地），云南昆明６５００９３）摘要：砷污染是一个严重的

2、世界问题，在其诸多的去除方法中，负载铁离子活性炭兼顾了活性炭和混凝沉淀的优势，可高效去除砷离子。作者对负载铁离子活性炭的制备方法、影响砷去除率的主要因素和吸附模型的研究现状进行了详细评述，其中负载铁离子活性炭的孔径结构、表面性质，负载铁离子的形貌、分布、种类和质量等决定着其吸附容量；通过调节搅拌时间、溶液ｐＨ值、温度和离子强度可提高砷的去除率；Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ模型可描述砷在负载铁离子活性炭表面的物理吸附，而表面络合模型均可描述其配位体交换、化学吸附机理，最后对其发展方向进行了简要评述。关键词：活性炭；负载；铁离子

3、；砷中图分类号：Ｘ７０３．１文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０５１１（２０１１）０６－００６５－０６砷中毒可导致人体出现染色体变异、皮肤角淀的缺点，应用于集中式、分散式或家庭式等不同质化、肌无力等症状，造成皮肤、膀胱、肾等多种内规模的饮用水除砷设备。然而仅采用单一活性炭［１］脏器官的癌变等，中国、美国、新西兰、印度等已除砷，其吸附容量有限，需要进一步提高，以便降将饮用水中砷含量限值标准从５０μｇ／Ｌ提高至低除砷的成本。近年来，研究者采用负载铁离子１０μｇ／Ｌ。自２００８年以来我国发生了多起砷污染的活性炭作为吸附剂，使砷的吸附容量与单一活

4、事件，造成事件发生地周边及下游的饮用水危机；性炭相比提高了数倍；同活性氧化铝、硅胶、硅藻我国长江中下游地区地下水中砷含量偏高，有的土、树脂等其它吸附剂相比，在同样负载条件下，［２］［６］甚至明显超标，因此探求经济有效的饮用水除活性炭的吸附容量最高，优异的吸附能力使其砷方法就显得尤为重要。成为目前研究的热点。除砷的技术和方法主要有氧化沉淀法、混凝作者针对负载铁离子活性炭除砷技术，围绕沉淀法、吸附或离子交换法、膜技术等，也出现了负载铁活性炭的制备方法、影响砷去除率的影响泡沫浮选、溶液萃取、生物除污等技术，分别适用因素、吸附动力学和反应原理等进

5、行总结和评述，［３］于不同的处理条件。在上述除砷技术中，混凝并展望了今后可能的发展方向。沉淀法是应用最多、最为广泛的除砷方法，其原理１负载铁离子活性炭的制备方法在于加入铁系絮凝剂，溶解的铁离子水解形成各［４，５］种铁的氢氧化合物（如针铁矿、水铁矿等），通目前在负载铁离子活性炭的制备方面，主要过产生吸附和共沉淀作用而达到除砷的目的，具有铁浸渍法和铁、活性炭原位合成法２种方法。有所需原料成本低廉的优势。缺点是占地面积１．１铁浸渍法大、工序长且设备投资大；而活性炭吸附除砷技术采用商业用或自行制备的活性炭为基体，通具有占地面积小、设备简单等优势，

6、可克服混凝沉过浸渍含铁离子溶液来达到负载铁离子的目的。典型的工艺路线为：水洗活性炭去除杂质→酸洗去除活性炭中的灰分→在一定的ｐＨ条件下活性收稿日期：２０１１－０７－２２作者简介：陆梦楠（１９８６－），女，满族，安徽阜阳人，昆明炭与含铁溶液混合搅拌→水浴加热去除水分→水理工大学硕士研究生，主要从事铁氧化物及载铁活性炭等材料的制备及饮用水除砷方面的工作。洗→干燥，从而得到最终的负载铁离子活性炭产＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（２１０６１００７）。品［７～９］。·６６·化工科技第１９卷在合成过程中，活性炭本身的类型和性能至的表面，并像孔径

7、内部扩散，促使活性炭的除砷能关重要，其表面积、孔隙率、孔径分布、表面官能力增强，然而当质量分数大于７％，负载铁离子量团、灰分含量等对负载的铁离子量、负载过程以及升高，去除能力下降，可能是多余的铁离子堵塞了砷的去除率都有着重要的影响，因此选择合适的活性炭的孔道，造成吸附能力下降。［１０］活性炭是首要解决的问题。姚淑华等对比了除活性炭负载铁的容量外，影响负载铁离子煤质活性炭、椰壳和果壳炭等负载铁离子前后孔活性炭除砷能力的重要因素还有铁离子形成化合［１７］结构的变化，以及对砷脱除率的影响，认为中孔炭物的种类、形貌、分布等，因此有研究者提出了有利

8、于铁离子的负载和溶液除砷；ＡｎｎｅＭａｒｉｅ二价铁离子作为浸渍剂，通过原位氧化生成三价［１１］Ｃｏｏｐｅｒ等对比研究了不同类型活性炭对制备铁离子的制备工艺，如活性炭浸渍高锰酸钾溶液，负载铁离子