硫属化合物吸附剂去除酸性废水中汞离子研究

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汞是一种高毒性、易迁移性和生物累积性的全球污染物,对人体健康和生态系统产生负面影响。水环境中的汞离子被认为是毒性最大,最危险的污染物之一。有色金属冶炼烟气净化系统产生的酸性废水含汞浓度高。废水汞离子去除的众多方法中,吸附法具有独特的优势,而尚待解决的问题是开发具有一定耐酸性的高效除汞吸附剂。本文基于汞是一种路易斯酸,硫对汞具有极强的亲和性,成功合成了两种硫属化合物复合型吸附剂用于液相汞离子的去除研究。已有研究表明ZnS/Al2O3吸附剂在pH值低于3.0时会释放Zn2+,从而造成二次污染。其他类似的基于离子交换机制的金属硫化物吸附剂同样在酸性条件下不稳定。所以本研究选择具有稳定层状结构的过渡金属硫化物SnS2,构建的SnS2/α-Al2O3在酸性溶液中稳定且可有效去除汞离子,吸附效果不受其他金属离子(Cd2+、Cr3+、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Ni2+、Co2+等)干扰,最大吸附容量为950 mg/g,且处理后可以实现再生,进行循环利用。SnS2/α-Al2O3复合型材料吸附汞的过程为单层化学吸附,与汞离子结合形成Hg-Sn-S复合物。SnS2/α-Al2O3的反应速率偏低,为此本研究合成了具有[SnS4]4-离子团簇除汞组分的[SnS4]4-/MgAl-LDH复合型材料。实验结果表明,[SnS4]4-/MgAl-LDH复合型材料可以5 min内迅速获得高于90%的Hg2+去除效率(pH2.0,Hg2+:223.8 mg/L),Hg2+初始浓度较低情况下速率更快,该材料的最大汞吸附容量为360.6 mg/g。共存的金属离子如Zn2+,Na+,Cd2+,Cr3+,Pb2+,Co2+和Ni2+对Hg2+的去除没有显著影响。饱和吸附时,汞离子通过单层化学吸附机制,在复合材料表面以稳定的Hg2(SnS4)复合物形式存在。基于本文的研究结论,具有耐酸性的过渡金属硫化物作为汞离子吸附剂,有待寻找改性方法对其吸附性能进行改善,最终达到实际的工业化应用。
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