使用渗透渗滤工艺和活性炭吸附去除废水中的重金属外文翻译资料

使用渗透渗滤工艺和活性炭吸附去除废水中的重金属

巴厘哈里·特利

原文作者 M. Bali1 · H. Tlili1 单位

摘 要：重金属污染已成为当今最严重的环境问题之一。从废水中去除重金属已经引起了相当大的关注，因为它们对公共健康和生态系统产生了不利影响。这项工作的主要目的是研究渗透-渗流过程与活性炭吸附耦合在去除城市废水中所含重金属方面的效率。以静态模式研究了重金属在商业活性炭样品上的吸附。几项实验室实验可以区分出去除大量重金属所需的最佳粉末活性炭量。结果表明，镉（Cd2 ）的吸附达到了很快的平衡，即15分钟后与活性炭的接触。另一方面，45分钟后达到锌（Zn2 ），铅（Pb2 ）和铜（Cu2 ）的平衡。Zn2 ，Pb2 的抽出率为70.77％，Pb2 为64.75％，Cu2 为67.07％，Cd2 为78.42％。Zn2 ，Pb2 ，Cu2 的吸附等温线为I型，而Cd2 曲线的形状为II型等温线。这些等温线证实了粉末状活性炭比其他研究的重金属更好地吸附镉的能力。

关键词：吸附 活性炭 偶联 重金属 渗透渗

介绍

重金属是危险的，会引起各种环境和健康问题（Gouml;deet al.2017）。大多数工业未经处理就将包含有毒物质（主要是重金属）的废水和废水排放到水生系统中，这是一个主要的环境问题。这些污染物的过度释放提出了一个特殊的问题，因为它们不可生物降解（Boussahel 2001）。这些污染物由于其不同的理化特性，对环境（Houas等，1999）和健康的危害并不相同。

废水仍然在污水处理厂(WWTPs)处理，除了风暴泄漏的例外情况，因此废水中有毒污染物的未来将在很大程度上取决于这些站的净化效率(Varrault 2011)。该作者表明，在处理过程中，少量的金属微量元素没有被消除，因此会进入水生环境。此外，最大比例的金属被捕集在污水污泥中，因此可以转移到卸货站或转移到接收此类污泥的农业中。重金属可能达到威胁某些人群生存并造成危险的浓度。实际上，水中的重金属被植物和动物吸收。当这些元素的含量超过正常水平时，它们就会在食物链的有机体内积聚（Lacoue-Labarthe 2007）。

有几种重金属检测方法，包括电感耦合等离子体质谱法（Liao和Jiang 1999），分光光度法（Jankiewicz等2000），火焰原子吸收光谱法（Bortoleto等2004）或电化学方法，其中包括选择性电极，极谱法和其他修饰电极（Yola等人2012; Gupta等人2013a，b; Yola等人2014;Gouml;de等人2017）。电化学方法具有灵敏度高、分析速度快的特点(Gupta et al. 2013a, b)。无机化合物（例如溶于水的重金属）的排出需要使用处理工艺，例如吸附，膜分离，混凝-絮凝，沉淀，离子交换和过滤（Boulkrah 2008）。然而，这些方法被认为是有限的，因为它们通常涉及高昂的开采和再生成本，这是当前的治疗问题，主要发生在突尼斯等贫困国家。与其他方法相比，吸附更有效（Escher和Leusch 2011）。实际上，利用具有高比表面积的材料，例如活性炭，可以获得良好的吸附能力。微量污染物的吸附程度取决于活性炭的类型（孔隙度，表面，煤的剂量等。（Margot et al.2011）。通常优选粉末状活性炭（PAC），因为其吸附能力和吸附速率通常比颗粒状活性炭更高（Margot et al。2011）。活性炭用于各个领域（Bouziane 2007），例如城市废水的第三级处理。但是，由于溶质的吸附而使该材料的表面饱和，从而限​​制了其在废水中所累积的污染物（如悬浮固体，有机物和氮污染以及与重金属竞争而与之竞争的生物污染）累积后的使用期限。活性炭的毛孔。在这种情况下，应将活性炭处理视为废水生物净化的补充，从而可以改善有毒的不可生物降解化合物的去除。因此，有必要在处理次要废水时首先要有一个能够消除各种污染物的处理阶段。渗透渗滤是一种广泛的处理过程，旨在去除有机污染物，铵盐和病原体（Al，1999年）。在许多地中海国家中，此过程已被用作二级处理废水的第三级处理（Bali等，2011）。它涉及将一级或二级废水渗入土壤中出土或充满沙子的池塘中（Nadav等人2017）。几位作者（Oladoja和Ademoroti 2006； Akadar 2014）报告说，废水中污染物的消除取决于过滤介质的特性。由于渗透-渗滤过程的低能耗和维护要求，已被逐渐用于废水的处理（Asano和Cotruvo，2004； Stevik等，2004）。因此，本研究的目的是将渗透-渗滤过程与在PAC上的吸附结合起来，以改善对重金属如锌（Zn2 ），铅（Pb2 ），铜（ Cu2 )和镉（Cd2 ）。吸附现象通常由给出气体或吸附溶质的量随溶质浓度或气体相对压力的函数变化的曲线解释。但是，根据IUPAC（1985）和Dabrowski（2001），最常用的吸附平衡是吸附等温线。等温线的绝大部分可以根据其节奏分为六种类型（Slasli 2002）。但是，可以针对每种等温分类或代表常规类型等温线组合的等温线找到几种变体（Brunauer 1944）。等温线的每种类型都给出了被吸附物与吸附剂之间相互作用的定性结论（Jankowska等，1991）。

材料和方法

从2016年4月到2016年10月，实验研究历时6个月。实验是在水科学与技术高级研究所（突尼斯加比斯大学）的应用水科学实验室中进行的。为了确定去除重金属的最佳废水处理工艺，已经通过渗透-渗滤和吸附在粉末状活性炭上对废水进行了连续处理。实验在高200 cm，直径10 cm的聚氯乙烯（PVC）色谱柱上进行（图1）。塔的底部装有一层粗砂砾，上面铺有1.5厘米的沙子，其平均尺寸（d50）为0.26毫米，并且均匀度很高（Cu = 1.93），进行渗透实验。使用来自加比斯市（突尼斯东南部）的废水处理厂的二次废水。施加的液压负荷为0.27 m / day。它是根据几位作者在实验室规模的专栏上进行的工作选择的（Guediri 2000； Bali等人，2016）。渗透系统是根据操作模式进行的，该操作模式旋转了7天的周期，该周期包括4天的进料期和3天的干燥期，以避免堵塞滤床。该操作允许调节积聚在过滤器中的生物质，这有利于内源性呼吸。

在砂滤器的出口处，将经处理的废水样品与按以下方式选择的一定量的PAC结合：将一升待处理的水引入装有四个吸附剂的四个烧杯中（15、25、35和45 g）的目的是测试最合适的量以消除各种污染物。将搅拌速度调节至300 rpm，以每隔15分钟采集一次水样，然后在滤纸上过滤，用特定的电极技术进行分析，测量每种金属的浓度相对于初始样品的浓度。然后在与渗透-渗滤过程相结合的过程中调整与重金属最佳还原相对应的PAC量。

了更好地解释这两个处理过程的耦合，重金属的吸附现象，通过模拟每种金属的吸附平衡进行了等温研究。固体的吸附能力由以下公式给出（Boulkrah 2008）：

Q = x∕m = (Ciminus; Ce)v∕m (1)

其中x是被吸附物的质量，m是被吸附物的质量吸附剂，v是应用溶液的体积，Ci和Ce是溶质的初始浓度和平衡浓度。

该方法通常用于确定固体表面上的吸附量。吸附等温线由以下形式的曲线给出：

Qe= f (Ce). (2)

PAC质量，T时间，Ci初始浓度，Ce平衡浓度，R去除率

图1渗透渗滤塔的简化图

表1 Zn² 浓度随时间和PAC质量以及去除速率的变化