目前工业废水未经预处理排放的有毒重金属污染水体是世界性的环境问题，许多与金属加工业务和炼油厂有关的行业被视为危险的重金属排放来源。铜是对身体有害的有毒金属之一，流入饮用水中可能导致肾脏疾病、肝脏损伤、胃痉挛、腹泻、恶心和呕吐等。铜通过水源管道的腐蚀、开采和精炼过程、化肥工业、炼油、地下水和地表水渗入等途径进入废水。根据世界卫生组织(WHO)的标准，铜的饮用水中铜含量不得超过0．05毫克/升，工业污水排放浓度应低于3．0毫克/升。
基于铜对人体有害的事实，应该将其从废水中去除，以符合环保标准。目前已经有多种化学和物理方法去除废水中重金属的含量，这些方法包括化学沉淀法、吸附法、离子交换法、电化学技术、胶结技术、膜处理技术和溶剂萃取等。通过对已有的研究成果分析发现，目前的去除废水中的重金属的技术已经较为成熟，效果较好。提出一种新型的面部复合吸附剂，以提高Cu(II)的检测和去除废水。文中对废水初始pH、Cu(II)离子浓度、外来离子等几个参数的吸附效率影响继续研究，并通过实验发现基于Langmuir吸附等温线的大重金属吸附容量为176.27mg/g。研究电吸附去除有序介孔碳(OMC)电极上废水中铜离子的性能。文中通过实验发现在OMC电极上Cu(II)饱和吸附量在0.9V和pH=4时为56.62mg/g，该饱和吸附量接近于开路时吸附量的5倍。使用粉煤灰地质聚合物去除铜，发现大吸附容量(qm)发生在45℃，达到152mg/g。通过实验研究了从化学机械平面化(CMP)废水中微生物生物膜去除Cu+2。采用ZnS纳米晶体(NCs)吸附剂去除废水中的铜。该新型吸附剂一分钟内能够达到99.0%以上的脱铜效率，并在实验中该吸附剂对铜的饱和吸附容量达到约650mg/g.
一般来说，工业废弃物的重金属含量高于生活污水。因此，由于城市化进程缓慢以及未经处理的工业废水进入市政废水系统，市政废水中可能存在镍、铬、铅、镉、汞等有毒金属。重金属可以分为两类：类包括镉、汞和铅对人类和动物有剧毒，对植物毒性较小；第二类包括锌、镍和铜，这类重金属在过量浓度下对植物具有高毒性作用。第二类对人类和动物的影响更大。
另一方面，随着城市化和工业化程度的提高，污水处理厂产生的污水污泥数量的增加也被认为是一个世界性的问题，需要高度重视。污泥的再利用被认为是一种有吸引力的选择，也是终以环保方式处理的佳途径。目前的研究成果表明污水污泥是一种有前景的吸附剂，因为它具有低生产成本和高环境可持续性。使用污水污泥吸附剂作为初步处理已经实现了超过50%的废水中的重金属去除，与活性炭等吸附剂相比，这将降低去除成本，同时，污泥也能够以友好环保的方式得到有效重复利用。
基于上述考虑，提出一种使用污水污泥作为吸附剂和Cu+2作为被吸附物的吸附去除重金属的思路。在实验中，该吸附过程表现出可以通过物理吸附或化学吸附过程来进行的特征。吸附剂通过范德华力附着在吸附剂上，化学吸附可以通过与吸附剂的分子化学键合来实现。实验中被吸附物的传质主要包括四个阶段：对流、膜扩散、晶粒扩散和通过物理或化学键合的附着。吸附动力学主要通过膜扩散和晶粒扩散来控制。吸附剂具有外表面和内表面，其内表面代表所有孔隙的整个表面。后通过对实验数据证明了，使用污水污泥吸附重金属铜的技术是可应用于去除废水中非生物降解物质的有效技术之一。
1、实验部分
1．1 实验材料
从生活废水终处置区收集未经处理的污水污泥。污泥在三种不同的温度200℃、400℃和600℃下研磨和热处理。所有化学试剂，如CuSO4．5H2O、HCl，NaOH均为分析级试剂。通过将CuSO4溶解在蒸馏水中制备储备溶液。通过稀释原液制备三种不同的Cu+2初始浓度：50ppm、100ppm和150ppm。通过加入HCl或NaOH将溶液的初始pH维持在5。所有实验都在25±1℃的温度下进行。实验所采用污泥的典型成分如表1所示。
1．2 实验仪器和实验程序
使用实验室规模的标准试管装置进行实验。它主要由安装在不锈钢轴上的六个叶轮，变速电机和6个容积为1L的量筒组成。叶轮是直径5厘米，高2厘米的两个90°涡轮叶片。叶轮转速范围为0～200rpm。在所有实验中，叶轮转速保持在200rpm。使用JEOLJSM6490A扫描电子显微镜对热处理后的污泥颗粒的表面形态进行研究。通过二次电子在20kV获得SEW成像，对200℃、400℃和600℃下处理的污泥颗粒的微观结构进行研究。
用金单层溅射涂覆样品以增强污泥颗粒的导电性。使用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对化学结构进行分析。使用HACHDＲ/3900分光光度计基于菲咯啉法定量测定Cu+2。
实验程序包括污泥处理、排放物分析等过程，其步骤顺序如图1所示。
通过使用等式(1)计算Cu+2的去除率：
其中Co和C分别是Cu+2的初始浓度和终浓度。
2、实验结果
在实验过程中，基于不同的Cu+2初始浓度、吸附剂用量、污泥处理温度等条件，对水溶液中Cu+2的去除情况进行研究。
为了研究不同初始浓度下反应时间对Cu+2去除效果的影响，在不同的时间间隔对样品进行了分析，随着反应时间的增加，Cu+2的去除率也随之增长，但是增长速度逐渐降低。随着反应时间的增加，Cu+2去除率随之快速增长的原因为在吸附剂表面的所有活性位点的初始阶段空位和溶质浓度梯度高，吸附分子与吸附剂分子的比率和可用表面积低。随着反应时间的增加，Cu+2去除率逐渐降低的原因为溶液体积和液体吸附剂界面之间的驱动力减小，从而降低了去除率的增长速度。