工业废水中金属离子的去除方法

1 化学沉淀 化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物 的方 法，包括中和沉法和硫化物沉淀法等。 中和沉淀法 在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉 淀形式加以分离。中和沉淀法操作 简单，是常用的处理废水方法。实践证明 在操作中 需要注意以下几点 1）中和沉淀后，废水中若 pH 值高，需要中和处理后才可排放； 2）废水中常常有多种重金属共存， 当 废水中含有Zn、Pb、Sn、AI等两性金属 时， pH 值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制 pH 值，实行分段沉淀； 3）废水中有些阴离子如卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成 络合物，因 此 要在中和之前需 经过预处理； 4）有些颗粒小，不易沉淀，则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。 硫化物沉淀法 力叭硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀后从 废水中去除的方 法。 与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的 优点是重金属硫化物溶解度比其氢氧 化物 的溶解度更低，反应时最佳 pH 值在 79 之间，处理后的废水不用中和。硫 化物沉淀 法的缺点是硫化物沉淀物 颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀 剂本身在 水中残留， 遇酸生成 硫化氢气体，产生二次污染。为了防止二次 污染问题，英国 学者研究出了 改 进的硫化物沉淀法，即在需 处理的废水中有选择性的加入硫化 物离子和另一重金 属离子（该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的 重金属 污染物质的硫化物的平 衡浓度高）。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重 金属的硫化物更易溶解，这 样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属 离子先分离出来，同时能够有效地 避免硫化 氢的生成和硫化物离子残留的问题。 2 氧化还原处理 化学还原法 电镀废水中的 Cr 主要以 Cr6离子形态存在，因此向废水中投加还原剂将 Cr6还 原成微毒的 Cr3 后，投加石灰或 NaOH 产生 Cr OH）3 沉淀分离去除。 化学还原法治 理电镀废水是最早应用的治理技术之一，在我国有着广泛的应用， 其治理原理简单、 操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还 原剂的不同，可分为 FeSO4 法、NaHSO3 法、铁屑法、SO2 法等。 应用化学还原法处理含 Cr 废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用 NaOH 或 Na2CO3,则污泥少，但药剂费用高，处理成本大，这是化学还原法的缺点。 铁氧体法 铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含 Cr 废水中加入过量 的 FeSO4,使 Cr6还原成 Cr3，Fe2氧化成 Fe3,调节 pH 值至 8 左右，使 Fe 离子和 Cr 离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应， 形成铬铁氧体。 其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法形成的污泥化学稳定性 高，易于固液分离和 脱水。铁氧体法除能处理含 Cr 废水外，特别适用于含重金属 离子种类较多的电镀混合 废水。我国应用铁氧体法已经有几十年历史，处理后的 废水能达到排放标准，在国内 电镀工业中应用较多。 铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形 成 铁氧体过程中需要加热约勺 70oC,能耗较高，处理后盐度高，而且有不能处理 含 Hg 和络合物废水的缺点。 电解法 电解法处理含 Cr 废水在我国已经有二十多年的历史， 具有去除率高、 无二次 污染、 所沉淀的重金属可回收利用等 优点。大约有 30 多种废水溶液中的金属离 子可进行电 沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术，能减少污泥的生成量，且能回收 Cu、Ag、 Cd 等金属，已应用于废水的治理。不过电解法成本比较高，一般 经浓缩后再电解经济 效益较好。 近年来，电解法迅速发展，并对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁屑内电解 原 理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。 另外，高压脉冲电凝系统 HighVoltageElectrocagulati on System为当今世界新 一 代电化学水处理设备，对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的 Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN 等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统 电 解法电流效率提高 2030;电解时间缩短 3040;节省电能达到 3040; 污泥产生量少；对重金属去除率可达 96 99。 3 溶剂萃取分离 溶剂萃取法是分离和 净化物质常用的方法。由于液一液接触，可连续操作，分 离 效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，废水中重金属一 般以阳 离子或阴离子形式存在，例如在酸性条件下，与萃取剂发生络合反应，从 水相被萃取到有机相，然后在碱性条件下被反萃取到水相，使溶剂再生以循环利 用。这就要求在萃取操作 时注意选择水相酸度。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。 4 吸附法 吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附 法处 理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。活性 炭装备简 单，在废水治理中应用广泛，但活性炭再生效率低，处理水质很难达到 回用要求，一 般用于电镀废水的预处理。腐植酸类物质是比较廉价的吸附剂，把 腐植酸做成腐植酸 树脂用以处理含 Cr、含 Ni 废水已有成功经验。有相关研究表明，壳聚糖及其衍生物是 重金属离子的良好吸附 剂，壳聚糖树脂交联后，可重复 使用 10 次，吸附容量没有明 显降低。利用改性的海泡石治理重金属 废水对 Pb2 、Hg2 、Cd2有很好的吸附能 力，处理后废水中重金属含量 显著低于污 水综 合排放标准。另有文献报道蒙脱石也 是一种性能良好 的粘土矿物吸附剂，铝 锆柱撑蒙脱石在酸性条件下 对 Cr6的去除率 达到 99，出水中 Cr6含量低于 国家排放标准，具有实际应用前暑。 5 膜分离法 膜分离法是利用高分子所具有的 选择性来进行物质分离的技术，包括电渗析、 反 渗透、膜萃取、超寸滤等。用电渗析法处理电镀工业废水，处理后废水组成不 变，有 利于回槽使用。含 Cu2、Ni2 、Zn2、Cr6等金属离子 废水都适宜用 电 渗析处理， 已有成套设备。 反渗透法已大规模用于镀 Zn、Ni、Cr 漂洗水和混合 重 金属废水处理。 采用反渗透法处理电镀废水，已处理水可以回用，实现闭路循环。 液膜法治理电镀废 水的研究报道很多，有些领域液膜法已由基 础理论研究进 入到 初步工业应用阶段， 如我国和奥地利均用乳状液膜技 术处理含 Zn 废水，此外也 应用于镀 Au 废液处理中。 膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术，该项 技术在金属萃取方面有很大进 展。 6 离子交换法 离子交换处理法是利用离子交 换剂分离废水中有害物质的方法，应用的离子 交换 剂有离子交换树脂、沸石等等，离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者有 选 择性，后 者制造复杂、成本高、再生剂耗量大，因而在应用上受到很大限制。离子 交换是靠交 换剂自身所带的能自由移 动的离子与被 处理的溶液中的离子