钙长石陶瓷滤料的功能性研究(2)
铜污染[5]指铜及其化合物对环境造成影响，并影响动植物的生活的情况。铜锌矿的开采和冶炼、金属加工、机械制造、钢铁生产等都会引起铜污染。其中，以金属加工、电镀工厂排放废水为例，在每升废水中，含铜量在几十到几百毫克之间。水中铜含量达0.01毫克/升时，对水体自净有明显的抑制作用；超过3.0毫克/升，会产生异；超过15毫克/升，就无法引用[6]。因此，这种高含铜量的废水排入水体后，会使水质量降低，影响水的正常使用。“十二五”期间[6]，保护水资源不被污染的形势依然十分严峻，部分地区的水资源污染依然严重。在工业排放中，重化工业等重点产业、行业的水污染排放所占比例还很高。因此，由于水污染引发的一系列社会矛盾日益激烈。“十二五”期间，环保部将以饮水安全、重金属污染等突出环境问题为重点，加大综合治理力度，力争使环境质量得到明显改善。
1.1 滤料的制备
多孔陶瓷滤料是一种新型绿色环保材料，可用于净化分离、多孔吸附载体等环境工程领域。硅酸钙盐类物质具有释放钙离子和氢氧根离子的能力，同时易于制成各种形状的多孔材料[7-9]，对污水中重金属离子及磷酸根离子等的去除具有良好的吸附作用。
郑俊[10,11]等人在普通硅酸盐水泥的基础上，添加成孔剂造孔，在高温下蒸养，最终制出多孔水泥石合成滤料。这种滤料空隙明显，形状规则，能够在水溶中释出较多的OH-和Ca2+离子，对滤料除重金属离子和磷酸根离子等具有较强的吸附能力。因此，我们可以以造纸白泥作为原料，辅以其他添加剂，设计不同的成分和比例，来合成多种多孔滤料。
刘转年[12]等将粉煤灰超细化处理，改善粉煤灰的吸附性能，制成超细粉煤灰。超细粉煤灰具有多孔结构，孔隙率为60-75%，比表面积大，具有较强的吸附能力。所以，我们在制备多孔陶瓷滤料时，可以在白泥的基础上，添加适量的粉煤灰，增加滤料的吸附性能。
1.2 滤料的除铜研究
水是人类不可或缺的资源，但随着选矿、矿石开采、熔炼、电镀、化工和造纸等产业的发展，工业废水的排放严重污染水资源环境。工业废水中含有各种各样的重金属离子，铜离子就是最为重要的污染物之一。
一般情况下，若要去除废水中的重金属，只能转变重金属的物理化学形态，或存在方式，而不能分解和破坏重金属离子。目前除铜经常使用的处理方法有：生物法（包括生物絮凝法、生物吸附法、植物修复法等）、化学法（包括沉淀法、电解法等）和物理法（包括离子交换法、吸附法等）[13,14]。生物法[15]是借助微生物或植物的吸收、积累和富集等作用去除废水中重金属离子的方法，具体有生物絮凝法、生物吸附法、植物修复法等。用生物法去除废水中的重金属离子，仅适用于连续生产的企业。但对于连续生产的小企业，由于每次去除废水中的重金属离子，均需要培养新的菌种，使得成本较高，并且剩余的菌种要灭菌后才可以排放，这样会造成环境污染。化学法[15]包括沉淀法和电解法等，其中，沉淀法又包括中和沉淀法和硫化物沉淀法。中和沉淀法通过加入碱性溶剂，将废水的pH调整到使铜离子具有最小溶液度的范围，使其以Cu(OH)2或CuCO3形式沉淀下来。这是最早也是最普遍的除铜方法。硫化物沉淀法是通过加入硫化剂，使金属以硫化物沉淀方式沉淀下来。但是，中和沉淀法的沉淀溶解度很大，除铜效果不是很好。硫化物沉淀法沉淀的颗粒尺寸又太小，相互间容易形成胶体，这样会降低硫化物沉淀的沉降性能，另外，遇酸后，硫化物沉淀与酸反应生成有毒气体，造成二次污染。电解法原理是以铝铁等金属为主的阳极在直流电的作用下易被溶蚀，产生Al3+、Fe2+等离子。经水解、聚合及Fe2+氧化过程，这些离子形成羟基络合物或氢氧化物。同时，废水中的重金属离子还可以直接获得电子，还原为金属沉积在阴极上。但电解法会消耗大量电力和铁材，产生较多的污泥，目前使用较少。物理法[15]包括离子交换法、吸附法等。离子交换法指在废水中添加离子交换剂，以达到分离有害物质目的的一种方法。这种方法不需要添加其他药剂到废水中，且应用方便，因此具有较好的优势，如今已经成为废水处理研究的热点之一。但离子交换法价格昂贵，再生所需费用高，只有在浓度低，毒性大，有回收利用价值的重金属离子处理时，才能显现出价值。
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