工业含镉废水的排放是我国当前镉废水的主要来源，且其对于水资源的污染十分严重。我国对于工业废水中镉废水的高排放质量浓度设定为0.1mg/L-1，目前却很难有企业达到废水排放标准，也就造成了镉废水处理问题的日益严重化。在镉废水的处理中，主要有化学法、物理法和微生物法3种。其中，利用脱灰煤基活性炭吸附法处理含镉废水属于物理法中的一种，具有环保性，且安全可靠。

1、实验设计

在活性炭吸附处理含镉废水中，可以根据溶液内离子吸附前后的浓度差计算出活性炭的吸附效果，以此作为理论依据，处理含镉废水。

1.1 材料与仪器

本次实验中，选取活性炭E1，进行样品过筛，得到30目(613mm)活性炭。再对活性炭进行氧化，得到脱灰煤基活性炭。再准备1000mg/L溶液备用，作为含镉废水备用。

原子吸收光谱仪，原子吸收分光光度计，镉空心阴极灯，紫光分光光度计，电热恒温水浴锅，天平，pH计，干燥箱，滴管，容量瓶，移液管1支，抽滤瓶，漏斗，温度计，电路，烧杯和滤纸若干。

1.2 实验方法

1)镉离子测定：将准备好的溶液用原子吸收的方式，在波长为220.0nm的状态系测试其吸光度，并由相关曲线求出其浓度。

2)活性炭吸附容量测定：取100mL镉溶液和pH计到烧杯中，取一定量的活性炭，将温度设置到吸附温度后，抽滤，测定滤出液体的pH值和镉离子浓度，并计算出活性炭吸附容量。

3)吸附速度测定：取一定量的活性炭，放置到镉溶液中，测定镉溶液中活性炭的浓度，采用时间对比的方式画出吸附速度曲线。

1.3 活性炭吸附测定

1)表面酸度测量：取0.5g活性炭+20mLNaOH放于烧瓶中，于80℃之下加热6h，再与未用过的NaOH进行对比。

2)再生测量：取0.2g活性炭，借助不同的再生剂对其进行再生，待一定的时间后进行洗涤烘干，再进行第2次吸附。保证外部环境一定的情况下，观察对比第1次、第2次的吸附效果，并以此计算吸附量和再生率。

2、实验数据处理

2.1 吸附量计算

式中：Q0代表了溶液大吸附量；Ce代表了活性炭处理后剩余的浓度；q代表了活性炭的吸附量；K代表常数。

2.2 吸附速度计算

吸附速度是溶质扩散到炭表面的速度，从而占领炭表面空隙的时间。在溶液的吸附速度计算中，通过对吸附浓度、时间等数据的掌握，可以计算出吸附速度，见公式(2)。

3、脱灰煤基活性炭吸附处理含镉废水

3.1 活性炭吸附效果

标准曲线图如图1所示。3.2 各因素对吸附能力的影响

3.2.1 吸附时间对活性炭吸附能力的影响

活性炭在吸附镉离子时，常常会收到孔结构、碳量等影响，从而影响吸附时间。根据相关调查，活性炭在吸附镉离子时，刚开始比较快，随着时间的延长，吸附量变化不大，其吸附平均时间以3d佳，如表1所示。

3.2.2 活性炭用量对吸附能力的影响

相同的溶液，随着活性炭的增加，其浓度降低，且镉离子也减少。在活性炭吸附镉离子中，可以通过适当增加活性炭的用量，保证污水处理。在本次实验中，选取0.2g活性炭。结果见表2。

3.2.3 pH对吸附能力的影响

在活性炭的吸附中，其主要原理是物理吸附。但也有因为活性炭表面氧化物的原因而选择化学吸附的。吸附量与pH值关系见图2。

据相关资料报道，活性炭在吸附镉离子时，其合适的pH值为5。在本次实验中，当pH<3时，其吸附量为1mg/g；当pH值=5时，其吸附量减少。pH值增大，吸附的镉离子减少。有图2可知，当pH在5.5左右，其吸附能力佳。

3.2.4溶液质量浓度对吸附能力的影响(见表3)

在静态实验中，相同条件下，溶液浓度越高，吸附效果越好，去除率越低。因此，合理利用溶液浓度处理镉废水，有利于废水处理，进而优化工厂的废水处理技术，促进工厂废水排放达标，保证人民的用水安全。

3.2.5 温度对吸附能力的影响

本次实验选用15mg/L的溶液，将其放置到三角烧瓶中，再取用0.2g活性炭，对其进行不同温度的2H抽滤，测定溶液镉离子的浓度。

从物理学的角度讲，活性炭在吸附的过程中处于放热状态，所以外界高温不利于活性炭的吸附。但在本次实验中，随着温度的增高，活性炭的吸附能力增强，见图3。由此可以看出，活性炭对于镉离子的吸附属于化学吸附。在活性炭处于化学吸附的情况下，吸附能力会随着温度的升高而增强。温度升高，活性炭内部的分子和离子处于活跃状态，从而导致其运动加大，吸附速度加快，吸附量增加。