处理重金属污水技术方案

发布日期：2016-05-23 07:57 来源：http://www.ruiyongshiye.com 点击：

一、概述

重金属污染问题历来是人们关注的焦点。发生在日本的由Hg污染引起的“水俣病”和由Cd污染引起的“骨痛病”事件，以及在欧洲一些国家陆续发现重金属污染产生的严重后果，使得关于重金属污染与防治的研究倍受重视。

重金属废物来源广泛，涉及矿山、冶金、机械制造、化工、电子和仪表等行业。一般来说，溶液中的重金属较易被稳定化。对于一些两性金属，如As，Cr，Cd，Pb，Zn等，可通过控制其pH值使其具有最低的溶解度，大部分重金属可用硫化物沉淀等法去除。但若溶液中的重金属处于不利价态，或以稳定可溶的络合物的形态存在，这将给稳定化带来困难，并且，普通的沉淀法所产生的污泥在pH值改变的情况下会再度溶出，二次污染的可能性非常突出。

针对这些问题，开始应用有机重金属离子高效沉淀剂去除重金属的研究，并成功地开发出了一类新型的重金属螯合剂，在重金属废水及其它重金属废物治理中取得了很好的效果。

二、实验部分

1、反应机理

重金属离子高效沉淀剂为有机硫盐，其活性基团（给电子基团）为二硫代磷酸，因活性基团中的硫原子电负性极小、半径较大、易失去电子并易极化变形产生负电场，故能与阳离子趋向成建，生成难溶于水的二羟基二硫代磷酸盐。当离子沉淀剂与某一金属离子结合时，均通过其结构中的2个硫与金属离子形成四元环，故形成的化合物为鳌合物，并具有较高的稳定性。

2、实验方法

在含有Hg，Cu，Cd，Pb等离子的废水中，控制实验条件，分别加入0.6，0.8，1.0，1.2，1.4倍于理论用量的重金属离子沉淀剂，搅拌20min后，静置，待絮体下沉形成清夜后过滤，用原子吸收分光光度计测定滤液中残存重金属离子的浓度。

3、实验仪器及主要试剂

北京东西分析仪器厂AA-7000型原子吸收分光光度计；重金属离子沉淀剂，浓度均为5%；溶液中含Hg，Cu，Cd，Pb等离子的浓度：均越为200mg/L；试样用量50mL。

三、结果与讨论

1、离子沉淀剂加入量对Hg处理结果的影响

实验原水中Hg2+浓度为197mg/L；反应的搅拌时间为30min，pH=5.47；环境温度为24.2℃。实验结果见表1。

表1 离子沉淀剂加入量对Hg处理结果的影响

名称	加入量（倍数）	处理后的浓度（mg/L）	去除率（%）
重金属离子高效沉淀剂	0.6	54.2	72.49
	0.8	24.5	87.56
	1.0	2.23	98.87
	1.2	0.042	99.98
	1.4	0.021	99.99

实验结果表明：随着离子沉淀剂加入量的增加，去除率随之增长，在理论加入量的0.6~1.2倍的范围内去除率增长迅速，1.2倍以后趋于稳定。在理论加入量的1.2倍时，去除率已接近100%，处理后的Hg2+浓度均低于0.5mg/L。因此，沉淀剂加入量应以理论加入量的1.2倍为宜。

2、离子沉淀剂加入量对Cu处理结果的影响

实验原水中Cu2+浓度为199mg/L；反应的搅拌时间为30min，pH=4.67；环境温度为24.2℃。絮凝剂采用浓度为250mg/L的硫酸铝溶液。实验结果见表2。

表2 离子沉淀剂加入量对Cu处理结果的影响

名称	加入量（倍数）	处理后的浓度（mg/L）	去除率（%）
重金属离子高效沉淀剂	0.6	48.876	75.49
	0.8	26.864	86.53
	1.0	3.0208	98.48
	1.2	0.0748	99.96
	1.4	0.0216	99.99

实验结果表明：随着离子沉淀剂加入量的增加，去除率随之增长，在理论加入量的0.6~1.2倍的范围内去除率增长迅速，1.2倍以后趋于稳定。在理论加入量的1.2倍时，去除率已接近100%，处理后的Cu2+浓度均低于0.5mg/L。因此，沉淀剂加入量应以理论加入量的1.2倍为宜。

3、离子沉淀剂加入量对Cd处理结果的影响

实验原水中Cd2+浓度为194.8mg/L；pH=5.52，反应时间30min，环境温度为20℃。实验结果见表3。

表3 离子沉淀剂加入量对Cd处理结果的影响

名称	加入量（倍数）	处理后的浓度（mg/L）	去除率（%）
重金属离子高效沉淀剂	0.6	0.235	85.55
	0.8	0.164	89.96
	1.2	0.145	91.12
	1.4	0.018	98.88

实验结果表明：随着离子沉淀剂加入量的增加，去除率随之增长，在理论加入量的0.6~1.2倍的范围内去除率增长迅速，大于1.2倍后趋于稳定；当离子沉淀剂加药量不足时，去除率较低。因此，沉淀剂加入量为理论加药量的1.4倍为宜。

4、离子沉淀剂加入量对Pb处理结果的影响

实验原水中Pb2+浓度为209.355mg/L；反应的搅拌时间为30min，pH=4.68；环境温度为23.2℃。实验结果见表4。

表4 离子沉淀剂加入量对Pb处理结果的影响

名称	加入量（倍数）	处理后的浓度（mg/L）	去除率（%）
重金属离子高效沉淀剂	0.6	39.616	81.08
	0.8	24.984	88.07
	1.0	1.333	99.36
	1.2	0.057	99.97
	1.4	0.032	99.98

实验结果表明：随着离子沉淀剂加入量的增加，去除率随之增长，在理论加入量的0.6~1.2倍的范围内去除率增长迅速，1.2倍以后趋于稳定；当沉淀剂加药量不足时，去除率较低，0.6倍时只有80%左右，1.0倍时均已达到96%以上，到1.2倍时已接近100%，处理后的Pb2+浓度接近或低于总Pb允许排放浓度。因此，沉淀剂加入量应以理论加入量的1.2倍为宜。

四、结论

重金属离子高效沉淀剂对Hg2+，Cu2+，Cd2+，Pb2+的去除率均可达99%以上，去除率不受多种重金属离子共存的影响。处理后废水中Pb2+和Cu2+的含量可满足国家排放标准，Cd2+和Hg2+的含量可接近国家排放标准。
重金属离子高效沉淀剂处理含Hg2+，Cu2+，Cd2+，Pb2+废水时，其处理效果不受pH值的影响。因此，弥补了中和沉淀法必须在高碱度条件下使用的不足，可节省调节酸碱度的费用。
重金属离子高效沉淀剂的最佳投加量为理论用量的1.2倍，对于含Cu2+废水，可同时加入硫酸铝絮凝剂以加快鳌合物的沉淀分离速度，最佳投加量为每升废水加150mg的絮凝剂。

总之，采用高分子有机螯合剂与废水中的多种金属离子发生鳌合反应，生成稳定且不溶于水的金属鳌合物来除去废水中的重金属离子的方法，克服了传统化学处理法的不足，沉淀物稳定性高，经处理后的水中重金属含量远低于采用传统方法处理的结果，特别对低含量重金属废水的处理效果显著，且处理费用低，由很好的应用前景。