[摘 要 ]介绍了重金属废水的来源及危害和处理的研究现状和水处理的发展趋势。
[关键词 ]重金属 ;废水 ;化学法 ;物理化学法 ;趋势
1 重金属废水的来源及危害
1. 1重金属废水的主要来源
重金属废水来源于电镀、采矿、化工等部门。主要来自矿山排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有金属冶炼厂除尘排水、有金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁
厂酸洗排水 ,以及电解、农药、医药、油漆、颜料等工业的废水 [1 ]。废水中重金属离子的种类、含量及其存在形态随不同生产种类而异 ,差异很大 。 1. 2重金属废水的危害Cu、Zn、Ni都是人体所必需的微量元素。Cu、Zn参与人体糖代谢过程。重金属酸洗废水影响鱼类和水生物生长 ,妨碍渔业生产。据资料报道 ,江苏某厂每年向附近水库排放酸洗电镀废水 47000余吨 ,造成鱼产量从 15万斤降至 2万斤左右。昆明市每天排
放铬酐 40多吨 ,滇池水体常死鱼 ,珍贵鱼种金线鱼、桂花鱼及海菜花已趋绝迹 [9, 10 ]。重金属废水排入土壤 ,植物体内重金属逐步积累 ,造成植物根部受抑制 ,叶片退绿发黄。植物生长发育受阻甚至死亡 ,造成农业、林业减产 [11 ]。1974年北京某厂排放的电镀废水污染农田 ,造成 3000亩小麦死亡
2 重金属废水处理技术的研究现状处理重金属废水的方法尽管多种多样 ,但大体可归纳为
物理法、化学法、物理化学法、生物法和高效集成法等 [13 ]。其中最主要的方法是化学法和物理化学法 [14 ]。
2. 1化学法 中和沉淀法 :投加碱中和剂 ,使废水中重金属离子形成溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而去除的方法 ,特点是在去除重金属离子的同时能中和各种酸及其混合液 ,可去除汞以外的重金属离子 ,工艺简单 ,处理成本低。沉淀的渣脱水性能好 , 但反应速度较慢 ,沉渣量大 ,出水硬度高。中和沉淀处理过程简单 ,中和剂来源广。但沉渣量大 ,含水率高 ,易二次污染 ,有些重金属废水处理后难以达到排放标准。硫化物沉淀 :利用投加硫化剂 ,使重金属离子呈硫化物沉淀析出。但硫化物本身有毒 ,价贵。硫化剂若过量 ,在酸性废水中易产生 H2 S,排水须再处理 ,因此处理废水流程长 ,操作较繁 ,处理费用高 , 限制了硫化物沉淀法的
应用。铁氧体沉淀 : FeSO4 可使各种重金属离子形成铁氧体晶体而沉淀析出 ,铁氧体通式为 FeO·Fe2O3。经典铁氧体法能一次脱除多种重金属离子 ,设备简单 ,操作
北大校花李莹>森高社方便。但不能单独回收重金属 ,耗能多 ,处理时间长。钡盐沉淀 :投加钡盐能使含铬废水中 Cr6 +形成铬酸钡沉淀 ,此法称为钡盐沉淀法 ,常用钡盐为 BaCO3 和 BaCl2[22 ]。水合肼还原法工艺成熟 ,流程简单 ,产生的污泥量少 ,效果好 ,但处理成本高。FeSO4 还原剂使用方便 ,处理效果好 ,但还原剂加入量大 ,产生污泥量多。气浮法 :气浮法处理电镀废水时 ,须先将重金属离子析出。加入表面活性物质 ,使重金属析出物疏水化 ,然后粘附于上升气泡表面 ,上浮去除。按粘附方式不同将气浮法分为离子气浮法、泡沫气浮法、沉淀气浮法、吸附胶体气浮法等四类 电解法 :电解法是利用电极与重金属离子发生电化学作用而消除其毒性的方法。按照阳极类型不同 ,将电解法分为电解沉淀法和回收重金属电解法两类。生化法 :利用生物菌种和废水污染物发生生化作用而消除污染。使用生物菌种进行含铬废水生化处理是将菌种、生活废水和含 Cr6 +废水在厌氧条件下混合 [38 ], Cr6 +被还原为Cr3 +, Cr3 +形成 Cr(OH)3 沉淀。生化法处理 Cr6 +废水 ,所需设备简单 ,投资少 ,废水处理量大 ,净化效益高 [39 ]。但由于Cr6 +有毒 ,进口浓度不宜太高。
2. 2物理化学法
离子交换法 :离子交换法是重金属离子与离子交换树脂发生离子交换的过程 ,树脂性能对重金属去除有较大影响。常用的离子交换树脂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂和腐植酸树脂等。阳离子交换树脂由聚合体阴离子和可供交换的阳离子组成。树脂上的阴离子主要与废水的 Cr2O2 -或 HCrO-4 交换 ,从而达到净化 Cr6 +废水的目的。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法。具有处理量大 ,出水水质好 ,可回收水和重金属资源的优点。缺点是树脂易受污染或氧化失效 ,再生频繁 ,操作费用高。吸附法 :吸附法实质上是吸附剂活性表面对重金属离子的吸引。吸附剂种类很多 ,最常见的是活性炭 [44 ]。活性炭可以同时吸附多种重金属离子 ,吸附容量大 ,对 Cr6 +阳离子也有较强还原作用 [45 ],但价贵 ,使用寿命短 ,须再生 ,操作费用高。在我国 ,利用丰富的硅藻土资源研究出处理 Cu2 + 、Zn2 +效果较好的吸附剂 [46 ],也有利用褐煤 [47 ]、草炭 [48 ]、风化煤 [49 ]作为重金属离子吸附剂。日本利用天然沸石资源 ,如丝光沸石、斜发沸石 [50 ]、膨润土 [51 ]等制重金属离子吸附剂的研究。美国利用废粘土制备重金属离子吸附剂的专利 [52 ]。自然资源制备吸附剂 ,原料来源广 ,制造容易、价廉 ,但吸附剂使用寿命短 ,重金属吸附饱和后生困难 ,难以回收重金属资源。溶剂萃取法 :溶剂萃取法是利用重金属离子在有机相和水中溶解度不同 ,使重金属浓缩于有机相的分离方法。有机相也称萃取剂 ,常见的有磷酸三丁酯 [53 ],三辛基
氧化磷 ,二甲庚基乙酰胺 ,三辛胺 ,伯胺 [54 ],油酸和亚油酸 [55 ]等。萃取法处理电镀废水设备简单 ,操作简便 ,萃取剂中重金属离子含量高 ,有利于进一步回收利用。但萃取剂价格昂贵。液膜法 :液膜由有机溶剂、表面活性剂、流动载体和内水相组成 ,是一种很薄的液体膜。液体膜分散于重金属废水时 ,流动载体在膜外相界面有选择地络合重金属离子 ,然后在液膜内扩散 ,在膜内相界面上解络 ,重金属离子进入膜内相得到富集 ,流动载体返回膜外相界面 ,如此过程不断进行 ,废水得到净化。富集的膜内相液膜破乳后可回收利用重金属 [56 ]。液膜法具有工艺设备简单 ,分离快 ,选择性高 ,耗能少 ,乳液可再生 ,重金属资源可回收的优点。近年已用于小型电镀厂含 Cr3 +、Zn2 +废水处理 [57 ]。但液膜稳定性差。反渗透法和电渗析法 :反渗透法作为一种新的膜分离技术 ,已大规模用于镀 Zn、Ni、Cr漂洗水及混合重金属废水处理 [58 ]。电渗析法处理重金属废水时 ,阳离子膜只允许阳离子通过 ,阴离子膜只允许阴离子通过 ,在电流作用下 ,电镀废水得到浓缩和淡化 [59 ]。电渗析法和反渗透法在重金属废水处理中具有技术可靠 ,操作费用低 ,占地面积小 ,不产生废渣的优点。但浓缩重金属离子浓度有一定限度 ,膜分离效率随时间衰退需定期更换 ,而且某些微粒不能完全除去。
3 重金属废水处理技术的发展趋势
鉴于重金属废水浓度稀 ,成分复杂 ,处理达标要求又非常严格 ,传统的废水处理技术各有优缺点。其缺点表现为处理剂使用量大、价格昂贵、反应不易控制、反应较慢、效果不
理想、水质差、残渣不稳定、回收贵金属难。在废水处理领域 , (1)对环境无影响药剂的代用品的开发和利用 [60 ], (2)无毒无害新型水处理药剂的开发和应用 [61 ], (3)物理处理新技
亚西尔阿拉法特术、生物处理新技术和计算机辅助应用技术的开发和应用 , (4)功效好、成本低的水处理技术和药剂的开发 [63 ],(5)加强各种水处理技术的综合应[64 ]等研究具有重要意义。
漳州师范学院学报
参 考 文 献
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