煤系腐植酸磁性颗粒对水中Pb^(2+)和Hg^(2+)的选择性吸附

摘要

由于重金属的难降解性,为避免治理过程中的污染转移,重金属的资源化回收是实现环境与经济效益双赢的有效途径,这就要求吸附剂对目标重金属具有一定的吸附选择性。通过羟甲基化改性提高煤系腐植酸(HA)表面含氧基团密度,形成对重金属吸附的多齿配位结构,来提高HA吸附选择性。改性后的腐植酸进一步与Fe_(3)O_(4)共沉淀,生成具有吸附速率快、选择性高且易于固液分离的羟甲基化煤系腐植酸磁性颗粒(OHA-MNPs),用于废水中重金属的深度分离。对吸附剂进行系统表征,并研究其吸附动力学、吸附热力学、微观吸附机制和多金属共存溶液体系中Pb^(2+)和Hg^(2+)的吸附选择性。结果表明OHA-MNPs表面腐植酸含量约为9.81%,颗粒粒径主要分布于7~11 nm,具有很好的溶液分散性;Langmuir和准二级动力学模型能够准确的描述OHA-MNPs对Pb^(2+)或Hg^(2+)的吸附热力学和动力学;OHA-MNPs对Pb^(2+)或Hg^(2+)的吸附作用以高密度含氧基团多齿络合配位为主,还伴有酸性基团离子交换和静电吸附;在模拟多金属离子共存废水中,OHA-MNPs对Pb^(2+)和Hg^(2+)均表现出较高的吸附选择性,吸附序列满足Hg^(2+)>Pb^(2+)Cu^(2+)Ni^(2+)/Cd^(2+),且在总阳离子质量浓度是Pb^(2+)的44.78倍的实际酸性矿井废水中,能够对93.76%的Pb^(2+)选择性去除。OHA-MNPs同时具有良好的再生能力,是一种高效、绿色、低成本重金属吸附剂。