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重金属废水的处理工艺
重金属废水的处理工艺
发布时间:2018-8-3 15:20:03      来源:4001百老汇会员登入     

    目前,重金属废水处理的方法大致可以分为三大类:化学处理法,物理处理法,生物处理法。

    活性炭,4001com登录入口.jpg一、化学处理法:化学处理法是指废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法。

    (1)化学沉淀法

    化学沉淀法是通过化学反应使重金属离子变成不溶性物质而沉淀分离出来。主要有中和沉淀法、硫化物沉淀法和铁氧体沉淀法等。

    ①中和沉淀法:在含有重金属的废水中加碱后进行中和反应,使重金属生成难溶于水的氢氧化物进一步分离。此方法操作简单方便、价格低廉,但只是将污染物转移,易造成二次污染。

    ②硫化物沉淀法:硫化物沉淀法在含重金属的废水中加入硫化钠溶液,使重金属以硫化物的形式沉淀。与中和沉淀法相比,硫化物沉淀法可以在相对低的pH值条件下(7~9之间)使金属高度分离,处理后的废水一般不用中和,形成的金属硫化物具有易于脱水和稳定等特点。硫化物沉淀法也有其缺点,由于硫化物沉淀物颗粒较小,在形成过程中容易产生胶体,给分离带来困难,并且硫化物沉淀剂在酸性条件下易生成硫化氢气体,产生二次污染,由于硫化物应用对环境有不利影响,目前国内外开始用有机硫化物代替无机硫化物。

    ③铁氧体沉淀法:铁氧体沉淀法是目前应用得比较广泛的化学沉淀法。铁氧体法处理重金属废水就是向废水中投加铁盐,通过控制pH值、氧化、加热等条件,使废水中的重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共沉淀物。

    (2)电化学处理法

    电化学法利用电解的基本原理,使废水中重金属离子通过电解在阴-阳两级上分别发生氧化还原反应使重金属富集,废水中的重金属离子在阴极得到电子被还原,这些重金属或沉淀在电极表面或沉淀到反应槽底部从而降低废水中重金属含量。该法主要用于电镀废水的处理,如含铬废水处理等。但此方法耗能大。

    (3)新型重金属捕集剂

    重金属捕集剂主要是二烃基二硫代磷酸的铵盐、钾盐或钠盐。因活性基团(给电子基团)中的硫原子电负性小、半径较大,易失去电子并极化变形产生负电场,能捕捉阳离子并趋向成键,生成难溶于水的二烃基二硫代磷酸盐。重金属捕集剂克服了传统中和沉淀法的不足,能直接用于酸性重金属废水的处理,重金属去除率高,并具有良好的选择性,共存金属离子不存在干扰现象,沉淀物稳定性好,从而克服了传统化学处理法的不足。

    活性炭,4001com登录入口.jpg二、物理处理法:物理处理法是使废水中的重金属离子在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法。

    (1)离子交换法

    离子交换法是利用重金属离子与离子交换树脂发生离子交换,使废水中重金属浓度降低,从而使废水得以净化的方法。离子交换树脂一般有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂和腐殖酸树脂等。离子交换树脂在结构上属于既不溶解、也不熔融的多孔性固体高分子物质,不溶于酸、碱溶液及各种有机溶剂。离子交换法的优点是既可以去除废水中的金属阳离子,也可以去除阴离子,可以使废水净化到较高的纯度。另外它选择性高,可以去除用其他方法难于分离的金属离子,可以从废水中选择性地回收贵重金属,如金、银、铜、镍、铬等;离子交换法的缺点是离子交换树脂的价格较高,树脂再生时需要酸、碱或食盐等,运行费用较高,需要进一步处理。因此,离子交换法在较大规模的废水处理工程中较少采用。

    (2)膜分离技术

    膜分离技术是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,不改变溶液中溶质的化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法。此分离技术是将水进行适当的前处理如氧化、还原、吸附等手段之后,将水中的重金属离子转化为特定大小的不溶态微粒,然后通过滤膜将重金属离子除去。经过膜分离技术处理的废水,可以实现重金属的零排放或微排放,使生产成本大大降低。膜分离法具有高效、节能、无二次污染等优点,但因膜组件的设计较困难,且膜易被污染物堵塞,投资大,运行费用高,膜的寿命短,大大阻碍了膜分离法的应用。该技术主要包括电渗析法、反渗透膜、纳滤分离技术、超滤分离技术等。

    (3)吸附法

    吸附法是应用多种多孔性吸附材料去除废水中重金属离子的一种方法。由于吸附剂分子中存在各种活性基团,如羟基、巯基、羧基、氨基等基团,这些基团通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键达到吸附金属离子的目的。形成具有类似网状结构的笼形分子,可对许多金属离子进行螯合,因此,能有效地吸附溶液中的金属离子。目前有腐殖酸类吸附剂、炭类吸附剂、矿物吸附剂、高分子吸附剂、生物材料吸附剂等。用于重金属离子废水处理的吸附剂通常有活性炭、沸石、壳聚糖、离子交换树脂、纳米金属氧化物以及复合物吸附材料pH、温度、吸附时间、体系初始浓度等因素都会影响吸附程度。目前,工业上普遍使用的吸附剂价格昂贵,使吸附法广泛应用受到限制,开发低价、高效水处理吸附剂将是吸附研究的一个重要方面,同时吸附剂的再生和二次污染也是吸附法处理废水中应该着重考虑的问题。

    (4)溶剂萃取法

    溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于其液液接触,可连续操作,分离效果较好,因此得到广泛应用。传统的溶剂络合萃取法存在着有机溶剂的毒性、溶剂有残余和反萃处理繁琐等问题;近来开发的室温离子液体是一种新型绿色溶剂,因其具有不挥发、不易燃等优点,使之有可能在萃取分离过程中替代有机溶剂发挥重要作用。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。

    活性炭,4001com登录入口.jpg三、生物处理法:生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸取累积、富集等作用去除废水中重金属离子的方法。

    (1)植物修复法

    植物修复法是指利用植物通过吸取、沉淀和富集等作用降低被污染土壤或地表水的重金属含量,以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复技术不仅杜绝了二次污染,还有利于生态环境的改善,在治理污染的同时还可以获得一定的经济效益,使植物整治技术不断在中国的环境治理中发挥重要的作用。但是废水的浓度、pH值等因素对植物修复的影响还需进一步研究。

    (2)生物絮凝法

    生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。目前开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵母菌和藻类等共17种。生物絮凝法具有无机絮凝剂和合成有机絮凝剂无法比拟的优点,处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,但当前也存在着生产成本较高、活体絮凝剂保存困难、难以进行工业化生产的难题,大部分生物絮凝剂还处于探索研究阶段。

    (3)生物吸附法

    生物吸附是指经过一系列生物化学作用使重金属离子被生物细胞吸附,这些作用主要包括络合、鳌合、离子交换、吸附等。生物吸附法是一种新兴的废水处理技术,其中生物吸附剂主要是藻类,还有细菌、真菌、酵母等。由于许多微生物具有一定的线性结构,有的表面具有较高的电荷和较强的亲水性或疏水性,能与颗粒通过各种作用(比如离子键、吸附等)相结合,如同高分子聚合物一样起着吸附剂的作用。

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