石墨烯的制备及其对锰离子吸附的研究(3)

(2)强氧化剂去锰法:强氧化剂去锰法是加入二氧化氯、高锰酸钾和氯水等氧化性较强的氧化物代替碱化除锰法中的碱性物质,从而使得锰离子被氧化的


(2)强氧化剂去锰法:强氧化剂去锰法是加入二氧化氯、高锰酸钾和氯水等氧化性较强的氧化物代替碱化除锰法中的碱性物质,从而使得锰离子被氧化的一种方法。该方法历史也比较悠久,在欧美国家应用比较普遍。

(3)接触氧化除锰法:接触氧化除锰法源于20世纪70年代,相较于前面两种除锰法是比较先进的一种。它的原理是将原水经过两次简单曝气,达到去除锰离子的效果。第一步通过一级曝气去除二价铁离子,接着通过二级曝气才能最终去除锰离子。该方法虽然曝气简单,但工艺流程复杂,且运行成本较高。

1.2.2  离子交换法

   离子交换法是通过加入固体离子,使之与溶液中离子相交换,形成新的离子平衡,从而达到去除重金属离子的一种吸附方法。该方法有着其明显的优点:仪器简单不复杂,成本低廉不昂贵,容易操作,容易回收循环利用。其中处理效果较好的方法有简化树脂法等方法,但是该树脂再生效率低,处理起来花费较大。随着科学技术的进一步发展,越来越多的研究人员开始采用液膜法和吸附法,但现在的科学技术还不足以支撑其应用到实际生产当中去。总体来说,离子交换法是一种较为高效方便的去除水中重金属的方法。离子交换法就是通过树脂将溶液中的经过交换的阴离子与溶液分离。通过阴离子交换的含有锰离子的阴离子团将会被吸附到交换树脂上,在进一步用碱液冲洗从而回收锰离子。这样一来,即去除了水中的锰离子,又对锰离子进行了一定的回收。

1.2.3 物理法

物理法的本质是通过使用比表面积较大,疏松多孔的物质作为吸附剂,使得吸附质通过原子间的静电作用被吸附在吸附剂的表面和内部。我们本次实验所用到的石墨烯就是这种物理吸附剂的一种,同时主要的物理吸附剂还有活性炭,硅藻土,磷酸铝等。其中,活性炭应该是大家最为了解的吸附剂,同时也是使用最早的,用途最广泛的吸附剂。它有着明显的优点,如操作简单,效率高,可循环利用等等;但它也有着如再生效率低,使用寿命短,处理费用高等缺点。因此,国内研究者又研发出活性炭纤维作为一种新的吸附剂进行吸附。如山东大学的李善平教授就对这方面进行了一定的研究。活性碳纤维是第三代活性炭产品,同时也是高活性吸附材料,它的吸附能力比活性炭强上很多,有着良好的强度,化学稳定度,使用寿命长,且容易再生。虽然,它拥有一系列优点,但是它的造价昂贵,不能大规模应用到实际生产当中。

1.2.4 生物法

生物法主要是通过自然界中生物对锰离子吸收转化作用,从而达到去除或减低生物界中锰离子的作用。如锰离子被生物细胞所吸附称为生物吸附,锰离子遇到微生物会发生表面凝絮,而植物则可以通过根茎吸收废水中锰离子,将其富集并进行回收。这种方法能有效去除水中的重金属,且成本较低,效果也比较理想。但生物去锰法在国内发展历史并不长,其具体措施、方法还不健全,需要被进一步研究与验证。

1.2.5 生活和工业用水的要求

在自然环境中,锰离子经常与二价铁离子共存,且亚铁离子非常容易被氧化从而被快速有效去除,但是对锰离子而言就非常困难。上述四种除去锰离子的方法有利有弊。有的历史比较悠久,工艺比较成熟,有的则是刚刚兴起,各个方面需要后人不断研究完善。而我国对除锰离子的要求非常严格,根据我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定:水中锰离子的含量必须小于0.1mg/L,当然工业用水在自己的行业内,也有自己的要求。表1-1,则是列举了不同行业内工业用水的具体标准。