鉛蓄電池廢水主要來(lái)自化成、涂片等生產(chǎn)過(guò)程，廢水為酸性（一般pH＜2），主要污染物為一類(lèi)重金屬污染物。吸附法作為常用的鉛蓄電池廢水的處理方法，簡(jiǎn)單而高效，在去除重金屬和難降解污染物方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。吸附材料可分為多孔吸附材料和無(wú)孔吸附材料，從環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用的角度看，除了常見(jiàn)的活性炭、樹(shù)脂和活性氧化鋁外，其他得到實(shí)際推廣應(yīng)用的吸附材料很少〔1〕。因此，針對(duì)鉛蓄電池廢水的處理，開(kāi)發(fā)高效的吸附材料有很大的市場(chǎng)前景。

電氣石是一種典型的高溫氣成礦物，具有自發(fā)極化效應(yīng)，是高硬度機(jī)械化學(xué)性穩(wěn)定不溶于酸的礦物晶體，用于污水處理，通過(guò)其晶體表面靜電場(chǎng)的作用，將重金屬離子吸附到晶體負(fù)極，與電氣石表面由羥基離解而產(chǎn)生的OH-發(fā)生反應(yīng)，形成相應(yīng)的沉淀或堿式鹽析出，而水中有益成分K+、Na+等則不發(fā)生反應(yīng)，仍保留在水中，具有天然凈化的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)水流攪動(dòng)很容易使沉降物脫離電氣石表面，不會(huì)達(dá)到飽和極限，反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行，電氣石材料可持續(xù)使用〔2〕。國(guó)外電氣石已經(jīng)被應(yīng)用于水處理中，在我國(guó)廢水處理尚無(wú)應(yīng)用案例。我國(guó)電氣石資源十分豐富，總量超過(guò)10億t，資源潛力非常巨大〔3〕。研究探索這種天然礦物材料在廢水處理中應(yīng)用具有廣闊的前景。

1 實(shí)驗(yàn)部分
主要進(jìn)行電氣石對(duì)蓄電池鉛酸廢水吸附效果的研究，研究吸附劑粒徑及投加量、吸附溫度、吸附時(shí)間、廢水的初始pH等條件對(duì)吸附效果的影響。

1.1 實(shí)驗(yàn)材料
電氣石粉：產(chǎn)自河北省的鐵電氣石，其主要成分（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）包括：SiO2 34.23%、Al2O3 32.13%、FeO 13.29%、B2O3 10.15%、MgO 3.89%、Fe2O3 2.80%、Na2O 1.78%、H2O 1.20%、TiO2 0.20%、MnO 0.33%。

鉛蓄電池廢水：取自某鉛蓄電池車(chē)間排水，其中總鎘質(zhì)量濃度為0.2~1.5 mg/L，總鉛質(zhì)量濃度為18~41 mg/L。

儀器：ORION-CHN868型pH計(jì)，美國(guó)Thermo Orion公司；磁力加熱攪拌器，金壇市萬(wàn)華實(shí)驗(yàn)儀器廠；AA-670型原子吸收分光光度計(jì)，日本島津公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法
采用靜態(tài)吸附試驗(yàn)，為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每次條件改變進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)。

2 討論與分析
 
2.1 溶液pH對(duì)鎘、鉛去除率的影響
分別取500 mL鉛蓄電池重金屬?gòu)U水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35 mg/L，調(diào)整溶液pH分別為2、3、4、5、6、7、8、9、10，投加2.0 g粒徑為0.5 μm的電氣石粉，電磁攪拌25 min后，取水樣測(cè)量鎘和鉛的含量并計(jì)算相應(yīng)的去除率，結(jié)果見(jiàn)圖 1。

圖 1 廢水pH對(duì)鎘、鉛去除率的影響  

從圖 1可知，在pH為3~6的范圍內(nèi)，隨著廢水pH的增加，鎘、鉛的去除率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)pH達(dá)到6時(shí)，廢水總鎘質(zhì)量濃度降到0.014 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度降到0.35 mg/L。在pH為6~8的范圍內(nèi)，電氣石對(duì)重金屬鎘、鉛的吸附作用保持穩(wěn)定，處理效果顯著。這是因?yàn)�，�?dāng)廢水的pH過(guò)低時(shí)，大量的氫離子會(huì)與電氣石表面釋放出的負(fù)離子反應(yīng)，使之質(zhì)子化程度增高，將會(huì)使電氣石對(duì)重金屬離子產(chǎn)生排斥力，不利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行〔4〕。本實(shí)驗(yàn)中，有效去除鎘、鉛的最佳pH=6。

2.2 電氣石粒徑和用量對(duì)總鎘和總鉛去除率的影響
取500 mL鉛蓄電池重金屬?gòu)U水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35 mg/L，投加粒徑分別為0.5、1.0 μm的電氣石0.1~2.0 g，電磁攪拌25 min后，取水樣測(cè)量鎘和鉛的含量并計(jì)算相應(yīng)的去除率，結(jié)果見(jiàn)圖 2、圖 3。

圖 2 電氣石粒徑0.5 μm時(shí)電氣石用量與鎘、鉛去除率   

圖 3 電氣石粒徑1.0 μm的電氣石用量與鎘、鉛去除率關(guān)系   

從圖 2、圖 3可知，投加粒徑為1.0 μm的電氣石，當(dāng)電氣石投加質(zhì)量為1.3 g時(shí)，鎘、鉛的去除率趨于穩(wěn)定，此時(shí)廢水總鎘質(zhì)量濃度降到0.015 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度降到0.52 mg/L。投加粒徑為0.5 μm的電氣石，當(dāng)電氣石投加質(zhì)量為0.9 g時(shí)，鎘、鉛的去除率趨于穩(wěn)定，廢水總鎘質(zhì)量濃度降到0.015 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度降到0.52 mg/L�？芍�，當(dāng)電氣石粒徑降低一半時(shí)，其使用量可降低約30%。這是由于一方面電氣石粒徑越小，比表面積就越大，天然電極性越強(qiáng)，表面斷鍵數(shù)目增多，提高了其自發(fā)吸附外來(lái)的離子或原子的能力；另一方面，粒徑小的電氣石接觸水分子機(jī)會(huì)多，并隨之發(fā)生羥基化反應(yīng)，這種表面羥基在遇到極性水分子時(shí)，容易被水吸引，形成OH-，更容易使重金屬離子生成沉淀。本實(shí)驗(yàn)中，采用粒徑0.5 μm的電氣石粉處理實(shí)驗(yàn)廢水時(shí)，以投加質(zhì)量濃度為1.8 g/L最優(yōu)。

2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)總鎘和總鉛去除率的影響
取500 mL鉛蓄電池重金屬?gòu)U水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35 mg/L，調(diào)節(jié)pH=6，分別投加粒徑為0.5 μm的電氣石1.0 g，改變電磁攪拌時(shí)間，在不同的反應(yīng)時(shí)間取水樣測(cè)量鎘和鉛的含量并計(jì)算相應(yīng)的去除率，結(jié)果見(jiàn)圖 4。

圖 4 電氣石反應(yīng)時(shí)間與鎘、鉛去除率關(guān)系 

從圖 4可以看出，電氣石對(duì)鉛的吸附快于對(duì)鎘的吸附，反應(yīng)6 min時(shí)，電氣石對(duì)鉛的吸附效果顯著，總鉛質(zhì)量濃度降到1.4 mg/L；而此時(shí)鎘的去除率僅有55%。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，鎘在6~18 min區(qū)間去除率迅速增加，到達(dá)20 min時(shí)，廢水總鎘去除率趨于穩(wěn)定，總鎘質(zhì)量濃度降到0.038 mg/L，總鉛質(zhì)量濃度降到0.7 mg/L。因此，在鉛蓄電池重金屬?gòu)U水處理過(guò)程中，反應(yīng)時(shí)間宜選在20 min。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論
實(shí)驗(yàn)表明，電氣石粉適用于對(duì)鉛酸重金屬?gòu)U水中鉛、鎘的吸附處理。使用粒徑為0.5 μm電氣石處理鉛蓄電池重金屬?gòu)U水，其中總鎘質(zhì)量濃度為1.5 mg/L、總鉛質(zhì)量濃度為35 mg/L，在反應(yīng)pH=6，吸附時(shí)間為20 min，電氣石投加質(zhì)量濃度為1.8 g/L時(shí)，出水可達(dá)到《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30484—2013）中第一類(lèi)污染物最高允許排放標(biāo)準(zhǔn)，即總鎘<0.05 mg/L，總鉛<0.7 mg/L的要求。