Page 116 - 水资源保护技术与方法

第四章 化学性水资源保护技术

吸。如金属氧化物对某些重金属离子的吸附，是通过表面的羟基与重金属离子发
生化学反应，形成稳定的化合物。离子交换吸附本质上是一种特殊的化学吸附，
它是指吸附剂表面的可交换离子与溶液中的同性离子发生交换反应，从而将污染

物离子吸附到吸附剂表面。离子交换吸附遵循离子交换定律，具有等电荷、等物
质的量交换的特点。例如，阳离子交换树脂可将水中的钙、镁离子交换吸附，从
而达到软化水质的目的。
（二）吸附类型及特点

1. 物理吸附
物理吸附的吸附剂表面与污染物之间以范德华力结合，其特点决定了它在水
处理中具有广泛的应用。物理吸附剂通常具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构，
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如活性炭的比表面积可达 500~1500m /g，能够为污染物提供大量的吸附位点。这
种吸附过程不需要特殊的反应条件，在常温下即可进行，且对多种污染物都有一
定的吸附能力，包括小分子有机物、大分子胶体、色素、异味物质等。在饮用水
净化中，活性炭吸附是常见的工艺。通过活性炭的物理吸附作用，可以有效去除
水中的余氯、三氯甲烷、农药残留等有机污染物，改善饮用水的口感和气味。某

自来水厂采用颗粒活性炭吸附工艺，对原水进行深度处理后，水中的挥发性有机
物去除率达到 70%~80%，使出厂水的感官性状和化学指标均符合国家标准。然而，
物理吸附的吸附容量相对较低，且吸附的污染物容易发生解吸，导致二次污染风
险，因此在实际应用中常与其他处理技术联合使用。 a

2. 化学吸附
化学吸附基于化学键的形成，具有较强的选择性和稳定性。化学吸附剂表面
通常含有特定的官能团，能够与目标污染物发生化学反应。例如，含有氨基的吸
附剂可以与水中的重金属离子形成络合物，实现对重金属的高效吸附。化学吸附

的吸附过程往往伴随着能量的变化，需要一定的温度和反应时间来促进化学键的
形成。在工业废水处理中，化学吸附常用于处理高浓度、毒性强的污染物。某电
镀厂采用负载铁氧化物的吸附剂处理含砷废水，铁氧化物表面的羟基与砷酸根离
子发生化学反应，形成稳定的铁—砷化合物，将废水中的砷浓度从 5mg/L 降至

0.01mg/L，达到国家排放标准。化学吸附虽然吸附效果好，但吸附剂的制备成本
较高，且再生困难，限制了其大规模应用。

a 杨丽娟，王辉，李小敏 . 活性炭的吸附应用 [J]. 绿色科技，2020（22）：134-135.

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