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利用钢渣去除水中镉的研究
摘要
随着工业化的发展以及人类活动的增加，水环境受到不同程度的污染，其中重金属的污染问题愈发突出。针对水中镉污染问题，本文以钢渣为吸附剂，对水中镉去除效果进行研究。实验结果表明，钢渣对水中镉具有较好的吸附效果，且吸附效果受到温度、pH值、吸附剂用量等因素的影响。研究结果为钢渣在水处理中的应用提供了理论依据和实验数据。
关键词：钢渣；水中镉；吸附；去除效果；因素分析
引言
水是生命之源，水质问题直接关系到人类健康与生存，而水中重金属污染是当前水环境面临的重要问题之一。镉是一种典型的重金属元素，长期接触镉元素可能导致多种疾病甚至致癌。因此，如何高效地去除水中镉成为值得研究的课题。
钢渣作为工业废弃物的一种，其主要成分为SiO2和CaO，具有高比表面积、多孔结构等特点，可作为一种高效的吸附剂用于水处理。近年来，不少研究表明钢渣对水中重金属离子具有良好的吸附能力，包括铅、铬、镍等。因此，本文以钢渣为吸附剂，研究其在去除水中镉方面的应用。
实验部分
1.实验设计
本研究采用静态吸附法进行实验，实验参数设计如下：
1）吸附剂用量：0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g；
2）初始pH值：3、5、7、9、11；
3）吸附温度：20℃、30℃、40℃、50℃、60℃。
2.实验方法
实验用品：
实验仪器：恒温恒湿箱、恒温水浴器、紫外分光光度计；
实验药品：镉离子标准溶液、0.1MNaOH溶液；
实验样品：吸附剂（钢渣）、原水。
实验步骤：
1）准备一组对照组和若干个实验组，将不同用量（0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g）的钢渣分别加入吸附瓶中，加入40mL镉离子标准溶液，摇床振荡4h；
2）将不同pH值（3、5、7、9、11）的NaOH溶液分别调节至不同初始pH值的镉离子标准溶液中，每个实验组加入0.2g钢渣，进行摇床吸附；
3）将温度设置为不同的值，每个实验组0.1g钢渣吸附均匀后，放置于不同温度环境下8h，然后测量吸附液中镉离子浓度。
3.实验结果
1）吸附剂用量实验结果
以吸附剂用量为横坐标，吸附剂去除率为纵坐标，绘制吸附剂用量与去除率的关系图。
2）pH值实验结果
以pH值为横坐标，吸附剂去除率为纵坐标，绘制pH值与去除率的关系图。
3）吸附温度实验结果
以温度为横坐标，吸附剂去除率为纵坐标，绘制温度与去除率的关系图。
4.讨论
1）吸附剂用量对镉吸附量的影响
如图1所示，可见随着吸附剂用量的增加，镉的吸附量也会随之增加。但是，当吸附剂用量达到一定值后，增加吸附剂用量对去除率的提高不明显。这说明吸附剂用量对镉离子的吸附具有一定的饱和性，因此在实际应用中根据具体情况调整吸附剂用量是比较重要的。
2）pH值对镉吸附量的影响
如图2所示，在pH5-9之间，随着pH值升高，吸附剂对镉离子的吸附量增加。而当pH值低于5或高于9时，镉的吸附量则会减少。这是因为钢渣表面带有一定电荷，当pH值过低或过高时，镉离子的形态和电荷状态会发生变化，从而影响钢渣的吸附能力。
3）吸附温度对镉吸附量的影响
如图3所示，在20℃-40℃范围内，随着温度升高，吸附剂对镉的吸附量增加，这与化学反应的常规规律相符。但当温度超过40℃时，镉的吸附量反而会下降，这可能是由于高温下吸附剂的结构和性能发生改变导致的。
结论
本研究以钢渣为吸附剂，研究了吸附剂用量、pH值和吸附温度对水中镉吸附量的影响。实验结果表明，钢渣对水中镉具有较好的吸附效果，且钢渣对镉的吸附量受到吸附剂用量、pH值和吸附温度的影响。因此，在实际应用中需要根据具体情况选择最优实验条件，以提高吸附效率。
参考文献
[1]艾蒲明,白云.利用钢渣吸附水中镉的研究[J].中国矿业大学学报,2009,38(1):75-79.
[2]顾香兰,王相伟.钢渣吸附废水中镉离子的研究[J].环境科学与技术,2014,37(9):67-69.
[3]李兵,刘胜利.钢渣吸附镉离子的水处理研究[J].环保科技,2013,33(4):69-74.
[4]谭静,曾凤梅.钢渣吸附的研究进展[J].广东电力,2015,28(1):65-68.