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一氧化锰基复合吸附材料在重金属废水处理中的实践

2025-12-16

氧化锰基复合吸附材料通过与生物炭、生物质纤维、生物膜等材料复合，能针对性处理含铅、镉、镍等重金属的工业及自然水体废水，在电镀、化工等领域的废水处理中展现出高效性与实用性，以下是具体实践案例及相关技术细节：

氧化锰改性生物炭处理含铅废水
成都理工大学的研究团队以松木屑为原料制备生物炭，再通过高锰酸钾共沉淀法和浸渍热解法两种方式制备氧化锰改性生物炭（Mn-BCs），用于处理含 Pb（Ⅱ）的废水。在处理 400mg/L 的 Pb（Ⅱ）溶液时，三种优选改性生物炭（C-BC400、I-BC400、I-BC700）的去除率分别达 87.2%、88.0% 和 91.2%。其中 C-BC400 的吸附容量达 182.28mg/g，较原始生物炭提升 3.75 倍。该材料借助络合、静电吸引及离子交换等作用实现重金属去除，适配于化工、冶金等产生含铅废水的行业预处理，且原料源于松木屑，成本低廉，还能实现农林废弃物的资源化利用。
氧化锰改性玉米壳纤维处理含镉河水
科研人员通过高锰酸钾水热法制备出层状二氧化锰改性玉米壳纤维吸附材料（MnO₂@CHF），专门用于处理含镉水体，甚至可适用于实际河流水环境。在**工艺条件下，即吸附剂投加量 0.200g/L、吸附时间 600min、pH 值 6.0、温度 40℃时，该复合材料对镉离子的单层吸附效果**，饱和吸附容量达 23.0mg/g。在对西城运河实际河水样本的处理中，首轮镉离子去除率达 59.2%。这种材料可用于治理受镉污染的自然水体或农业废水，其吸附机制涵盖离子交换、表面络合等，且以农业废弃物玉米壳为基底，契合绿色水处理理念。
生物成因氧化锰复合材料处理电镀含镍废水
针对电镀行业产生的含镍废水，研究人员研发出微纳结构的生物成因氧化锰（BMO）复合材料。在优化后的工艺条件下（温度 50℃、pH 值 6），该材料处理效果极为出色：对于初始浓度 10mg/L 的镍离子废水，20 分钟内即可实现 100% 去除；即便处理初始浓度高达 600mg/L 的高浓度含镍电镀废水，其吸附容量仍能达到 416.2mg/g。并且该材料的稳定性优异，经过 5 次吸附 - 解吸循环后，仍保持着较高的镍离子去除和回收能力，适合电镀企业大规模连续处理含镍废水，解决电镀废水镍离子超标难题。
锰氧化生物膜系统辅助处理重金属关联污染物废水
虽非直接针对单一重金属，但该系统为一氧化锰基材料处理复杂废水提供了拓展思路。研究人员将恶臭假单胞菌形成的生物膜与锰砂复合，构建锰氧化生物膜系统。该系统在 206 天的长期运行中，对浓度 0.1 - 10mg/L 的强力霉素去除率维持在 82.36%-93.25%。这类系统可用于处理同时含重金属与抗生素的医疗或化工综合废水，锰基材料形成的生物膜既能通过氧化作用分解有机污染物，也能借助吸附作用辅助去除重金属，为复杂多污染物废水处理提供了复合解决方案。

此外，这类复合材料在实践中也呈现出一定特性：一方面优势显著，比如吸附速率快、针对性强，部分材料循环利用性好，且部分基底源于废弃物，成本较低；另一方面也存在需要优化的地方，如部分材料需严格控制 pH、温度等条件，大规模应用时的制备工艺和再生效率还有待进一步提升，未来通过工艺改进有望在更多重金属废水处理场景中实现规模化应用。