树脂吸附重金属机理图

❶ 常见重金属吸附材料有哪些

常见重金属吸附材料及效果
1 无机吸附剂
1.1 沸石
沸石是一种孔径均匀、比表面积大、价格低廉的高效吸附材料，广泛应用于各研究领域中，包括天然沸石、斜发沸石、方沸石等。我国的天然沸石资源丰富，河北、内蒙古、山西的储量占全国的 45%，其余主要分布在东北、山东、安徽、江苏和浙江等地。Omar等探究了3种廉价吸附剂（天然沸石、粉煤灰、花生壳木炭）对Cu2+和Zn2+的吸附行为，得出最佳的吸附条件，实验表明：天然沸石是3种吸附剂中吸附能力最强的材料，其最适pH值为6，吸附达到平衡时所需时间为3 h。
1.2 硅藻土
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，其主要成分是SiO2，还含有少量的金属氧化物，因其孔隙度大、稳定性强、吸收性好等特点，常被用于涂料、油漆、污水处理等行业。早在十几年前，研究人员就开始研究硅藻土的吸收性能。
1.3 其它无机吸附剂
还有一些无机矿物也是常用的高效吸附材料，例如其它分子筛、高岭土等，对这些矿物进行改性，也可提高矿物的吸附效率。
2 有机（高分子）吸附剂
2.1 纤维类吸附剂
纤维类吸附材料分子内有很多羟基基团，且具有多孔的特性，它的吸附性能早已受到研究人员的关注，并且关于此类吸附剂的研究也愈来愈多，目前，研究人员通过对其进行化学改性，使其吸附效率提高。傅伟昌以棉纤维为原料制备甜菜碱型两性化纤维素，探讨其合成途径的相关影响因素，并研究产物Cr2O72-，Mn2+，Cu2+的吸附性能，结果表明：重金属离子溶液的pH值对离子的去除效果有较大影响，在pH值为5.8时，对Cr2O72-有较好的吸附能力；在pH值为7.0时，对Mn2+，Cu2+有较好的吸附能力；即该制备产物对金属阴、阳离子均有吸附效用。
2.2 树脂类吸附剂
树脂类吸附剂在重金属水处理方面的应用比较广泛，研究表明：用树脂材料处理重金属废水具有高效、经济的特点，具有较好的发展前景，但合成新型离子交换树脂的过程需要进一步优化，同时还发现，改性后的离子交换树脂有更高的吸附效率。高吸水树脂因其高吸水能力，且在高温高压下的高保水能力，成为一种迅速发展起来的有机吸附材料。
2.3 壳聚糖类吸附剂
壳聚糖是一种天然高分子材料，对许多物质具有螯合吸附作用，其分子中的氨基和相邻的羟基能与许多金属离子（如Hg2+，Ni2+，Cu2+，Pb2+等）形成稳定的螯合物，多用于治理重金属废水、净化自来水及在湿法冶金中分离金属离子等。
2.4 其它高分子吸附剂
有些高分子吸附材料虽然研究较少，但其吸附效果是很可观的，且引导了处理重金属废水的新型高分子吸附材料的研发与应用。
3 碳质吸附剂
碳质吸附剂中，运用最多的就是活性炭，活性炭本身具有特殊的孔隙结构，因此，可以高效地吸附重金属离子。研究5种物理吸附剂（活性炭、人造沸石草石灰、炉灰、木炭）对重金属的吸附效果，探讨pH值、吸附剂加入量和振荡时间等因素对吸附效果的影响，结果表明：在一定pH值吸附剂加入量和振荡时间下，5种物理吸附剂对6种重金属（Pb，Cd，Mn，Zn，Cr，Ni）均有较好的吸附效果，其中活性炭对Pb，Ni和Cr的吸附率最大，分别达到100%，94.42%和100%。各影响因素对不同吸附剂吸附重金属的影响能力基本表现为，pH值>吸附剂加入量>振荡时间；活性炭、木炭和草木灰对重金属废水的最佳吸附条件为，吸附剂加人量40 g/L，pH值l0 ～ 10.5，振荡时间180 min。从各组数据中也可得出：活性炭对重金属的综合吸附能力要强于其它几种。

❷ 谈谈处理重金属污染物的微生物方法和原理有哪些

2.1 生物化学法
生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法,该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,重金属离子和H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO2-4转化为S2-而使废水的pH值升高,从而形成重金属的氢氧化物而沉淀。中国科学院成都生物研究所从电镀污泥、废水及下水道铁管内分离筛选出35株菌株,从中获得高效净化Cr(VI)复合功能菌[3]。
袁建军等[4]利用构建的高选择型基因工程菌生物富集模拟电解废水中的汞离子,发现电解废水中其他组分的存在可以增大重组菌富集汞离子的作用速率,且该基因工程菌能在很宽的pH范围内有效地富集汞。但高浓度的重金属废水对微生物毒性大,故此法有一定的局限性,不过,可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株,微生物处理重金属废水一定具有十分良好的应用前景。 2.2 生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的具有絮凝能力的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝剂又称第三代絮凝剂，是带电荷的生物大分子，主要有蛋白质、黏多糖、纤维素和核糖等。目前普遍接受的絮凝机理是离子键、氢键结合学说。目前对于硅酸盐细菌絮凝法的应用研究已有很多[5-6]，有些已取得显著成果[7]。运用基因工程技术，在菌体中表达金属结合蛋白分离后，再固定到某些惰性载体表面，可获得高富集容量絮凝剂。
Masaaki Terashima 等[8]利用转基因技术使 E.coli表达麦芽糖结合蛋白（pmal）与人金属硫蛋白（MT）的融合蛋白pmal-Ml并将纯化的 pmal-MT 固定在Chitopeara 树脂上，研究其对 Ca2+和 Ga2+的吸附特性，该固定了融合蛋白的树脂具有较强的稳定性，并且其吸附能力较纯树脂提高十倍以上。 2.3生物吸附法
生物吸附是对于经过一系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附的概括理解, 这些作用包括络合,螯合,离子交换,吸附等。活的微生物和死的微生物对重金属离子都有较大的吸附能力,藻类中的某些种属对于重金属的吸附容量可达400Hg/kg(生物干重),例如甲囊马尾藻(Sargassummatans)。
吸附法分为物理吸附法和离子吸附法两种,前者使用具有高度吸附能力的硅胶、活性碳、多孔玻璃、石英砂和纤维素等,吸附剂将生物细胞吸附到表面上使之固定化。这是一种最古老的方法,操作简单,反应条件温和,载体可反复利用,但结合不牢固,细胞易脱落。后者根据细胞在离解状态下可因静电引力(即离子键合作用)而固着于带有异相电荷的离子交换剂上,如DEAE2纤维素、DEAE2Sephadex,CM2纤维素等。
Green使用藻类去除水的金,Tsezos,Mara2no使用真菌吸附水中的铀,Ferguson和Breuer等利用泥炭藓去除水中的Fe,Al,Pb,Cu,Cd,Zn等金属离子。Barkley利用藻类吸附有机废水中的Cd,Cu等金属离子。MarkSpinti等把泥炭藓固定在多孔的聚合砜基质中成功地应用于去除含Zn,Cd,Mg等金属离子的酸性矿井水中,用聚合砜固定泥炭藓制成的球状小粒机械强度大,化学性能稳定,容易再生,不膨胀不收缩。生物吸附法以其独特的优点近年来在含重金属废水处理领域引起了人们普遍的关注,进行了广泛的研究,取得了可喜的成果。但生物吸附技术还只是处于经验、实验室阶段,在实用化和工业化应用中还存在着诸多问题有待研究解决,还需通过进一步的研究和开发工作完善此项技术。

❸ 螯合树脂吸附金属离子的原理是什么

晚上好，来金属离子在水溶液自中解离出来都是阳离子比较多，鳌合树脂是相反的阴离子可以做简单电荷相吸来锚固类似水处理常见的聚丙烯酰胺。一些树脂为了增强吸附力还对酸性做了改良多出诸如有机膦酸部分来增强对某些重金属离子的络合作用。不过这些树脂品种并不是所有离子均可良好吸收像是钠和钾离子等碱金属就比较差。

❹ 螯合树脂吸附重金属的原理及其优势是什么

螯合树脂的功能基团上的原子和金属离子发生配位反应，产生配位共价键，形成结构稳内定的螯合物，和离子容交换树脂的原理不同，离子交换树脂是用静电作用和金属离子结合。因此螯合树脂与金属离子的结合更稳定，特异性选择更好，应用也更加广泛。
一般来讲，螯合树脂的优势体现在处理精度更高，吸附量大，可以低浓度废水进行深度处理且浓缩比高。

❺ 离子交换树脂吸附的原理

离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。
阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为 2R—SO3H＋Ca2+——（R—SO3）2Ca＋2H+
这也是硬水软化的原理。
阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为
R—N（CH3）3OH＋Cl- ——R—N（CH3）3Cl＋OH-
由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。
离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。

❻ 树脂对 重金属的去除作用是离子交换和吸附作用两者的区别是什么

离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导应用
1）水处理
水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。

2）食品工业
离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如：高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后，再经水解反应，产生葡萄糖与果糖，而后经离子交换处理，可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。

3）制药行业
制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。近年还在中药提成等方面有所研究。

4）合成化学和石油化学工业
在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多。如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。
甲基叔丁基醚（MTBE）的制备，就是用大孔型离子交换树脂作催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。

5）环境保护
离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上。目前，许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。

6）湿法冶金及其他
离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

其他补充：
离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。
在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的工作，是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。
离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。

离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。
离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大多数制成颗粒状，也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范围内，大部分在0.4～0.6mm之间。它们有较高的机械强度(坚牢性)，化学性质也很稳定，在正常情况下有较长的使用寿命。
离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH－或Cl－)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中的离子分离出来。
广泛的应用于水处理领域。

❼ 用离子交换树脂法如何处理重金属废水

离子交换树脂法是一种应用广泛的方法，树脂中含有的氨基、羟基等活专性基团可以与重金属离子属进行螯合、交换反应，从而去除废水中重金属离子的方法，同时还可以用于浓缩和回收溶液中痕量的重金属，其优点是树脂具有可逆性，可通过再生重复使用，且交换选择性好，缺点是价格昂贵。因此研究和选择成本低、选择性高、交换容量大、吸附-解吸过程可逆性好的离子交换树脂，对于处理重金属废水有着重要意义

❽ 重金属废水处理难题是怎样破解的

1重金属废水处理方法进展
1.1沉淀法
1.1.1氢氧化物沉淀法
往重金属废水中加入碱性溶液，利用OH-与重金属离子反应生成难溶的金属氢氧化物沉淀，通过过滤予以分离[2]。氢氧化物沉淀法包括分步沉淀法和一次沉淀法两种。分步沉淀法是分段加入石灰乳，利用不同的金属氢氧化物在不同的pH值下沉淀析出的特性，依次回收各种金属氢氧化物。一次沉淀法则是一次性投加石灰乳，使溶液达到额定的pH值，从而使废水中的各种重金属离子同时以氢氧化物沉淀的形式析出。
1.1.2硫化物沉淀法
将重金属废水pH值调节为一定碱性后，再通过向重金属废水中投加硫化钠或硫化钾等硫化物，或者直接通入硫化氢气体，使重金属离子同硫离子反应生成难溶的金属硫化物沉淀，然后被过滤分离[2]。由于金属硫化物的溶度积比相应的金属氢氧化物的溶度积小得多，因此，硫化物沉淀法比氢氧化物沉淀法具有更多的优点，比如沉渣量少，容易脱水，沉渣金属品位高，有利于金属的回收。可是硫化物沉淀法也有不足之处，比方说硫化物结晶比较细小，难以沉降，因而应用也不是很广。
1.1.3还原-沉淀法
这种方法的原理是，用还原剂将重金属废水中的重金属离子还原为金属单质或者价态较低的金属离子，先将金属过滤收集，然后再往处理液中加入石灰乳，使得还原态的重金属离子以氢氧化物的形式沉淀收集[2]。铜和汞等的回收可以利用这种方法，该法也常用于含铬废水的处理。较常使用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、铁粉等。
1.1.4絮凝浮选沉淀法
通过添加絮凝剂使得重金属废水中的小胶体颗粒稳定性变差，聚集形成大颗粒胶体物质，最终通过重力作用沉淀下来[3]。为增大胶体颗粒的尺寸，采用浮选的办法，用于将不稳定的胶体粒子变为固相絮凝物。这一浮选过程一般包括两个重要的步骤，一是调节pH值，二是加入含铁或铝盐的絮凝剂，以克服离子间静电排斥导致的稳定作用。
1.2物理化学法
1.2.1 吸附法
（1）物理吸附法
活性炭是最早使用的吸附剂，也是目前使用最广泛的吸附剂。之所以能够进行物理吸附，是因为活性炭具有高的比表面积以及高度发达的孔隙结构。后来在此基础上又出现了活性炭纤维等衍生物，去除效率高，但价格比较昂贵。能够用于物理吸附的材料还有各种矿物质以及分子筛等。
（2）树脂吸附
环保是树脂吸附法的一个重要的特点[4]，这种方法能够分离、纯化、回收重金属，效果显着。主要是由于树脂中含有各种活性基团，比较典型的有羟基、羧基、氨基等，能够与重金属离子进行螯合，因而这些功能性树脂材料能有效的吸附重金属离子。根据活性基团的种类不同，分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
（3）生物吸附
近些年来，很多研究者将各种生物（如植物、细菌、真菌、藻类以及酵母）经处理加工成生物吸附剂，用于处理含重金属废水。生物体具有特定的化学结构以及成分特征，而生物吸附法的主要原理，就是利用生物体的这些特性来吸附溶于水中的重金属离子。生物吸附法具有几个特点：①生物吸附剂可以降解，一般不会发生二次污染；②来源广泛，容易获取并且价格便宜；③生物吸附剂容易解析，能够有效地回收重金属。
1.2.2浮选法
往重金属废水中通入气体产生气泡，废水中的胶体颗粒会附着在气泡表面，这些胶体粒子可随气泡的上浮从而实现将依附在粒子上的重金属离子加以分离。该方法具有如下优点：对小粒子的去除效果好，操作省时，费用低廉，在一定条件下，既可消除重金属污染，又可回收金属，并且还能避开某些重金属氢氧化物或碳酸盐过滤困难的问题。
1.2.3离子交换法
用离子交换树脂把废水中的重金属离子交换出来，从而除去重金属离子。不过，离子交换树脂价格昂贵，其再生费用也比较高，所以，在废水处理中使用很少。但对于少量有回收价值的有毒金属来说是个不错的方法。
1.3电化学处理技术
1.3.1电解法
电解法[4]的主要原理，是对重金属废水进行电解时，重金属离子在阴极得到电子被还原，这些重金属要么沉淀在电极表面，要么沉淀到反应槽底部，从而起到降低废水中重金属含量的效果。
1.3.2电沉积
这种方法的原理是，在传统的化学沉淀方法中，加入电压，通过改变溶液的电势，促进重金属离子更好地沉淀。电沉积在酸性和碱性废液中都适用[4]。
1.4生物化学法
1.4.1生物塘净化法
该方法的原理，是利用复合的水生生态系统的协同作用，完成对重金属污染物的吸收、积累、分解以及净化作用[5]。
1.4.2植物修复法
重金属污染植物修复，是指利用植物的生命活动，提取，吸收并固定被污染水体中的重金属离子，从而达到减轻重金属废水危害的目的。

❾ 离子交换树脂净水原理

离子交换树脂算起来不算净水，它们主要用于水的高级净化，也就是去除特定离子。离子交换树脂一般是高分子盐类，强碱弱酸盐，或者强酸弱碱盐，比如常用去除硬度的001×7强酸性阳离子树脂，就是末端是钠离子，水经过时候钠离子交换掉水里的钙离子，降低水的硬度。当离子饱和无法继续降硬的时候，需要用饱和食盐水进行树脂再生，也就是用钠离子换掉树脂上的钙离子。其他树脂工作方法类似，当然也有一次性树脂。

❿ 离子交换树脂除钙、镁离子外，能去除铁、锰离子吗

普通的来软化离子可以去除源钙镁离子，铁锰有专用的离子交换树脂，例如T-IRR是专门用于去除铁离子的，CH-90可以去除锰离子。其实普通软化树脂也可以去除铁锰离子，只是很微弱，另外您的溶液中含有铁离子很容易引起树脂中毒。北京华豫清源国际贸易有限公司，杜笙离子交换树脂