絡合重金屬廢水處理方法
標簽:絡合重金屬廢水處理
今天漓源環保給大家介紹一下絡合重金屬廢水處理方法,對于以自由離子形態存在的重金屬,通常用加堿沉淀的方法可以將之基本去除,但對于絡合態的重金屬,由于重金屬離子與絡合劑的配位體之間的強結合能力,采用普通加堿沉淀法難以達到綜合廢水排放標準。
現有的絡合重金屬廢水處理方法主要可分為3類:一是破除絡合劑后用普通的重金屬離子沉淀劑進行沉淀。二是采用較原絡離子絡合常數大得多的、絡合后可產生沉淀的藥劑,強行地從原絡離子中置換金屬離子,生成絡合沉淀以去除重金屬。這兩類方法都是通過使廢水中呈溶解狀態的絡合重金屬轉變為不溶的重金屬化合物,再經沉淀或浮選從廢水中除去。具體方法有硫化物沉淀法、螯合沉淀法、Fenton氧化法、鐵屑還原法等。三是將廢水中的重金屬在不改變其化學形態的條件下進行吸附和分離,具體方法有吸附法、離子交換法等。
1、化學沉淀法
1.1硫化物沉淀法
硫化物沉淀法是向絡合重金屬廢水中加入S2-(如硫化鈉)以形成溶解度很小的硫化物沉淀(如CuS),從而去除重金屬的處理方法。一般硫化物沉淀的溶度積比氫氧化物沉淀的溶度積小幾個數量級,金屬硫化物即使在酸性溶液中也不易溶解。
硫化物沉淀法具有成本低、操作簡便的優點,但也存在以下問題:硫化物沉淀顆粒小,易形成膠體,給分離帶來困難;沉淀物在空氣中易被氧化,遇酸易分解,存在一系列環境問題;硫化物沉淀劑本身也會在水中殘留,硫化鈉、硫化氫鈉等無機硫化物與HCl、H2SO4、FeCl3、Al2(SO4)3等酸性物質接觸時,會產生大量的硫化氫氣體,形成二次污染,不容易操作。
1.2螯合沉淀法
螯合沉淀法(或重金屬捕集法)是近年來發展起來的重金屬治理方法。它是在常溫下利用螯合劑或重金屬捕集劑與廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子發生螯合反應,生成水不溶性的螯合鹽,再加入少量有機或無機絮凝劑形成絮狀沉淀,從而達到捕集去除重金屬的目的。近年來越來越多的學者都自己開發合成各種重金屬螯合劑,以用于處理絡合重金屬廢水。
2、氧化法
2.1Fenton試劑氧化-沉淀法
Fenton試劑催化氧化是過氧化氫在Fe2+的催化作用下,分解產生具有很高氧化還原電位(2.80V)的·OH,·OH能將重金屬絡合物氧化破絡,破絡后重金屬變成游離態重金屬離子,此時再加堿沉淀,即可將重金屬去除。
由于應用Fenton氧化法去除絡合重金屬廢水所需氧化劑用量大,因此藥劑費用高,在實際工程中應用時受到一定的限制。
2.2光催化氧化
光催化法是一種環境友好的水處理方法。它利用光催化劑表面的光生電子或空穴等活性物種,通過還原或氧化反應去除重金屬。近些年來,光催化法處理重金屬廢水得到了一定的研究。光催化法以其低耗能、無毒化、選擇性好、常溫常壓、快速高效等優點而日益得到重視。實驗室常用的光催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SrTiO3、SnO2、WSO2、Fe2O3等,其中TiO2以良好的光催化熱力學和動力學優勢而被更多地采用。
TiO2光催化法能在常溫常壓下反應,兼具氧化和還原特性,具有反應徹底,不產生二次污染的特點,在去除重金屬離子廢水中顯示了其獨到的優勢。但從實際應用的角度出發,光催化法還存在著許多問題,如重金屬離子在光催化劑表面的吸附率低、光催化劑的吸光范圍窄等。
3、鐵屑還原法
鐵屑還原法是利用鐵屑作為還原劑將絡合重金屬廢水的重金屬離子還原析出重金屬單質的處理方法。鐵屑還原法也稱內電解、微電解、零價鐵法,其反應過程原理是:絡合重金屬廢水先在酸性條件下(pH為3.0~4.0)進行電化學反應(微電解反應)和置換反應等,使銅等重金屬與絡合劑分離開來,同時包括部分絡合劑(螯合劑)在內的大分子有機物降解成小分子有機物或被徹底分解,經鐵屑反應后,再加堿液調節廢水至堿性,廢水在堿性條件下發生鐵氧體反應、酸堿中和反應、混凝反應的同時,還發生新的絡合反應,其中高價態的Fe3+可與EDTA優先發生絡合反應,終將銅等重金屬離子從絡合物中解離出來并沉淀去除。
處理絡合重金屬廢水時,鐵屑還原法具有適用范圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉等優點,有著良好的工業應用前景。但同時也存在鐵屑結塊等問題。特別是當廢水酸性過大、反應時間過長時,該方法耗鐵量較大,中和調pH所需投堿量大,并且產泥量增加,加大了脫水負擔。
4、吸附法
采用吸附法處理水中的絡合重金屬主要是利用吸附材料的高比表面積或者通過特殊功能基團對水中重金屬離子進行物理吸附或者化學吸附。利用各種吸附材料來吸附處理絡合重金屬廢水的研究早已有報道,如活性炭、鐵礦石、赤泥、殼聚糖、植物根莖等。此外還有利用豐富的硅藻土資源制備對Cu2+、Cd2+處理效果較好的吸附劑,利用褐煤、草炭、風化煤、陶粒、黏土等作為重金屬離子吸附劑,利用天然沸石資源,如絲光沸石、斜發沸石、膨潤土等作為重金屬離子吸附劑的研究報道。
5、離子交換法
離子交換法是一種借助于離子交換材料上的可交換離子與廢水溶液中相同電性的離子進行交換反應而除去水中有害離子的處理方法。常用的離子交換材料有腐殖酸物質、離子交換樹脂、黃原酸酯、離子交換纖維等,目前使用多的是離子交換樹脂。
離子交換樹脂是一種具有離子交換吸附功能的高分子材料,樹脂上的羥基、羧基、氨基等活性基團能夠與水中的重金屬離子或其絡合陰離子進行螯合,形成具有網狀結構的籠狀分子,從而能夠有效吸附金屬離子,達到去除水中重金屬離子的目的。
應用離子交換法處理重金屬廢水,不僅樹脂可以再生,而且操作簡單、工藝條件成熟。但由于存在交換樹脂易飽和、絡合物易使交換樹脂污染或老化、樹脂再生頻繁等缺點,使得離子交換法一般不直接用于絡合重金屬廢水處理,而是作為后續保障措施而加以應用。
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