椰殼活性炭的選擇及預處理
根據處理的重金屬廢水成分及含量的不同,選擇合適比表面積、孔徑分布、孔容以及表面化學性質的椰殼活性炭, 以確保該類型椰殼活性炭對重金屬廢水有較好的處理效果。此外,有時受重金屬廢水自身物化特性的限制以及為達到廢水排放標準,椰殼活性炭往往需要經過預處理, 如對椰殼活性炭進行氧化改性,增加椰殼活性炭表面含氧官能團數量,以增強椰殼活性炭的親水性和對重金屬離子的選擇性吸附能力, 同時還可進一步提供椰殼活性炭對重金屬離子的化學吸附容量以及吸附的穩定性。
秦恒飛等[3]將椰殼活性炭先經HNO3回流蒸煮、后經Na2S 微波焙燒改性后使其對Pb2+離子的最大吸附量達到129.5 mg/g,去除率達到94.5 %;趙梅青[4]、于化江[5]等采用高錳酸鉀氧化改性椰殼活性炭,發現與改性前相比, 改性后椰殼活性炭對Cu2+、Au3+的吸附容量均顯著增大,并有較好的去除效果。
廢水的pH 值
由于廢水的pH 值對重金屬離子的存在形態和價態影響較大,在不同的pH 下,大多數重金屬離子易與廢水中陰離子以及水分子形成配位數不同的配合物, 導致重金屬離子的水化半徑也存在較大差異,當離子的水化半徑較大時,重金屬配合物難以進入椰殼活性炭內的微孔, 從而直接影響椰殼活性炭對重金屬離子的吸附效果。此外,當廢水pH 過高時,大部分重金屬離子會以沉淀的形式析出。因此采用椰殼活性炭吸附法吸附處理重金屬廢水時應在合適的pH 范圍內進行吸附。
吳云海[6]等研究了不同pH 下椰殼活性炭對發生中Cr(VI)、As(III)的吸附時發現,在溶液由酸性轉變為堿性的過程中,Cr(VI)由以Cr2O72-為主要存在形態轉變為以CrO4-為主,而As(III) 逐漸以H2AsO3-為主要存在形態, 而兩種離子價態和所帶電荷的變化直接影響顯著椰殼活性炭對兩者的吸附效果。
停留時間
椰殼活性炭在吸附柱內對重金屬廢水的動態吸附過程往往與廢水組成、流量等條件有關,且應保證重金屬廢水在吸附柱內有足夠長的停留時間,以確保其較高的去除率。但停留時間有不宜過長,否則會影響椰殼活性炭吸附處理流程的連續化操作并大幅度減少其處理容量。重金屬離子在椰殼活性炭上的吸附,無論是屬于物理吸附、化學吸附或是離子交換吸附,盡管在吸附速率上有所不同,但在實際吸附過程中,都難以達到熱力學上的吸附平衡,只能盡可能接近動力學意義上的動態平衡。因此,重金屬離子與椰殼活性炭之間的接觸時間, 應在保證出口水質達到排放標準的前提下,盡可能縮短,以確保吸附柱在較大廢水處理量下的連續化操作。
椰殼活性炭用量
椰殼活性炭用量應根據廢水組成、流量等相匹配,找到最佳用量, 以保證椰殼活性炭吸附柱在最佳工況下運行。若椰殼活性炭用量過大,則需增加吸附柱的操作壓力,且浪費吸附劑,是不經濟合理的;反之,若椰殼活性炭用量不夠,則會使吸附效果下降,吸附柱出水濃度難以達到工業排放標準。此外,對椰殼活性炭進行恰當的預處理后可以在一定程度上減少椰殼活性炭的用量。秦恒飛等[3]改性制備的椰殼活性炭在處理相同濃度和組成的Pb2+離子廢水時,在相同椰殼活性炭用量條件下,改性后椰殼活性炭去除率比未改性椰殼活性炭的去除率高1.5 倍,即在達到相同起去除率的條件下,改性預處理椰殼活性炭可以大幅度降低椰殼活性炭用量。
吸附柱的運行條件
當吸附柱及椰殼活性炭椰殼活性炭選擇設計好后, 應反復多次運行調試吸附柱, 以確定吸附柱的最佳運行條件,包括吸附柱進出口廢水的流量、椰殼活性炭填裝高度、吸附柱操作壓力等。褚效中等[7]發現隨著六價鉻離子溶液進口流量的增大,其穿透時間變短,傳質鋒面變平緩且吸附效果明顯變差, 因此在實際操作中應綜合考慮穿透時間和椰殼活性炭對重金屬離子的去除效果來選擇合適的進口流量。