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          重金屬廢水處理方法綜述

          發布時間:2011-12-1 15:59:07  中國污水處理工程網

          在環境與人類健康領域,重金屬主要指汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、砷(As)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈷(Co)、鎳(Ni)等重金屬[1]。他們以不同的形態存在于環境之中,并在環境中遷移、積累。采礦、冶金、化工等行業是水體中主要的人為污染源。重金屬在食物鏈中的過量富集會對自然環境和人體健康造成很大的危害。有效處理水體中過量的重金屬,能夠有效降低食物鏈中各種動植物體內重金屬的含量,從而減輕對人類的危害。為此,人們通過實踐,提出了一些治理重金屬廢水的方法。

          1重金屬廢水處理方法進展

          1.1沉淀法

          1.1.1氫氧化物沉淀法

          往重金屬廢水中加入堿性溶液,利用OH-與重金屬離子反應生成難溶的金屬氫氧化物沉淀,通過過濾予以分離[2]。氫氧化物沉淀法包括分步沉淀法和一次沉淀法兩種。分步沉淀法是分段加入石灰乳,利用不同的金屬氫氧化物在不同的pH值下沉淀析出的特性,依次回收各種金屬氫氧化物。一次沉淀法則是一次性投加石灰乳,使溶液達到額定的pH值,從而使廢水中的各種重金屬離子同時以氫氧化物沉淀的形式析出。

          1.1.2硫化物沉淀法

          將重金屬廢水pH值調節為一定堿性后,再通過向重金屬廢水中投加硫化鈉或硫化鉀等硫化物,或者直接通入硫化氫氣體,使重金屬離子同硫離子反應生成難溶的金屬硫化物沉淀,然后被過濾分離[2]。由于金屬硫化物的溶度積比相應的金屬氫氧化物的溶度積小得多,因此,硫化物沉淀法比氫氧化物沉淀法具有更多的優點,比如沉渣量少,容易脫水,沉渣金屬品位高,有利于金屬的回收。可是硫化物沉淀法也有不足之處,比方說硫化物結晶比較細小,難以沉降,因而應用也不是很廣。

          1.1.3還原-沉淀法

          這種方法的原理是,用還原劑將重金屬廢水中的重金屬離子還原為金屬單質或者價態較低的金屬離子,先將金屬過濾收集,然后再往處理液中加入石灰乳,使得還原態的重金屬離子以氫氧化物的形式沉淀收集[2]。銅和汞等的回收可以利用這種方法,該法也常用于含鉻廢水的處理。較常使用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、鐵粉等。

          1.1.4絮凝浮選沉淀法

          通過添加絮凝劑使得重金屬廢水中的小膠體顆粒穩定性變差,聚集形成大顆粒膠體物質,最終通過重力作用沉淀下來[3]。為增大膠體顆粒的尺寸,采用浮選的辦法,用于將不穩定的膠體粒子變為固相絮凝物。這一浮選過程一般包括兩個重要的步驟,一是調節pH值,二是加入含鐵或鋁鹽的絮凝劑,以克服離子間靜電排斥導致的穩定作用。

          1.2物理化學法

          1.2.1 吸附法

          (1)物理吸附法

          活性炭是最早使用的吸附劑,也是目前使用最廣泛的吸附劑。之所以能夠進行物理吸附,是因為活性炭具有高的比表面積以及高度發達的孔隙結構。后來在此基礎上又出現了活性炭纖維等衍生物,去除效率高,但價格比較昂貴。能夠用于物理吸附的材料還有各種礦物質以及分子篩等。

          (2)樹脂吸附

          環保是樹脂吸附法的一個重要的特點[4],這種方法能夠分離、純化、回收重金屬,效果顯著。主要是由于樹脂中含有各種活性基團,比較典型的有羥基、羧基、氨基等,能夠與重金屬離子進行螯合,因而這些功能性樹脂材料能有效的吸附重金屬離子。根據活性基團的種類不同,分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。

          (3)生物吸附

          近些年來,很多研究者將各種生物(如植物、細菌、真菌、藻類以及酵母)經處理加工成生物吸附劑,用于處理含重金屬廢水。生物體具有特定的化學結構以及成分特征,而生物吸附法的主要原理,就是利用生物體的這些特性來吸附溶于水中的重金屬離子。生物吸附法具有幾個特點:①生物吸附劑可以降解,一般不會發生二次污染;②來源廣泛,容易獲取并且價格便宜;③生物吸附劑容易解析,能夠有效地回收重金屬。

          1.2.2浮選法

          往重金屬廢水中通入氣體產生氣泡,廢水中的膠體顆粒會附著在氣泡表面,這些膠體粒子可隨氣泡的上浮從而實現將依附在粒子上的重金屬離子加以分離。該方法具有如下優點:對小粒子的去除效果好,操作省時,費用低廉,在一定條件下,既可消除重金屬污染,又可回收金屬,并且還能避開某些重金屬氫氧化物或碳酸鹽過濾困難的問題。

          1.2.3離子交換法

          用離子交換樹脂把廢水中的重金屬離子交換出來,從而除去重金屬離子。不過,離子交換樹脂價格昂貴,其再生費用也比較高,所以,在廢水處理中使用很少。但對于少量有回收價值的有毒金屬來說是個不錯的方法。

          1.3電化學處理技術

          1.3.1電解法

          電解法[4]的主要原理,是對重金屬廢水進行電解時,重金屬離子在陰極得到電子被還原,這些重金屬要么沉淀在電極表面,要么沉淀到反應槽底部,從而起到降低廢水中重金屬含量的效果。

          1.3.2電沉積

          這種方法的原理是,在傳統的化學沉淀方法中,加入電壓,通過改變溶液的電勢,促進重金屬離子更好地沉淀。電沉積在酸性和堿性廢液中都適用[4]。

          1.4生物化學法

          1.4.1生物塘凈化法

          該方法的原理,是利用復合的水生生態系統的協同作用,完成對重金屬污染物的吸收、積累、分解以及凈化作用[5]。

          1.4.2植物修復法

          重金屬污染植物修復,是指利用植物的生命活動,提取,吸收并固定被污染水體中的重金屬離子,從而達到減輕重金屬廢水危害的目的。

          2 重金屬廢水處理技術展望

          以上所述方法都有各自的優缺點,在使用這些方法的時候需要根據重金屬廢水的具體特點進行方案的設計。很多時候,單一的方法往往很難取得較好的效果,同時使用兩種或者多種方法則可以更好更快地達到治理重金屬廢水的目的。所以,將來在重金屬廢水處理領域,各種處理方法的復合應用會收到較好的效果。(谷騰水網)

          參考文獻:

          [1]李愛琴, 王陽峰, 楊珊嬌. 淺談重金屬污染對健康的危害[J]. 河南機電高等專科學校學報, 2005, 13(4): 49-50.

          [2]《三廢治理與利用》編委會. 三廢治理與利用[M]. 北京: 冶金工業出版社, 1995.

          [3] 楊杰. 工業廢水中重金屬離子的處理方法[J]. 城市給排水. 2007, 21(5): 23-25

          [4] 余萍, 任月明, 張密林. 處理重金屬廢水技術的研究進展[J]. 環境科學與管理, 2006, 31(7): 103-108.

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