重金屬廢水處理方法

1、重 金 屬 廢 水 處理方 法 綜 述重金屬廢水主要來自礦山坑內(nèi)排水，選礦廠尾礦排水，廢石場淋浸水，有色金屬冶煉廠除塵排水，有色金屬加 工廠酸洗水。電鍍廠鍍件洗滌水，鋼鐵廠酸洗排水，以及電解、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、顏料等工業(yè)廢水。在環(huán)境與人類健康領(lǐng)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重金屬廢水處理方法進(jìn)展1.1沉淀法a. 氫氧化物沉淀法往重金屬廢水中加入堿性溶液，反應(yīng)生成難溶的金屬氫氧化物沉淀，通過過濾予以分離。氫氧化物沉淀法包括分步沉淀法和一次沉淀法兩種。應(yīng)知道最適宜的pH值和處理后殘品在溶液中的重

2、金屬離子濃度，此法在實(shí)際應(yīng)用中要考慮共沉現(xiàn)象、絡(luò)合現(xiàn)象對金屬沉淀的影響。b. 硫化物沉淀法將重金屬廢水pH值凋節(jié)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，或者直接通人硫化氫氣體，使重金屬離子同硫離子反應(yīng)生成難溶的金屬硫化物沉淀，然后被過濾分離。CdHgAgCaBiCuSbs nPhZnNiCo FeAs TiMn.前面的金屬比后面的易與 S2-形成硫化物，其溶解度也越小，處理起來越容 易。硫化物沉淀在形成過程中容易產(chǎn)生膠體，給分離帶來困難。硫化物沉淀法也有不足之處，比方說硫化物結(jié)晶比較細(xì)小，難以沉降，因而應(yīng)用也不是很廣。c. 還原一沉淀法.原理是，用還原劑將重金屬廢水中的重

3、金屬離子還原為金屬單質(zhì)或者價(jià)態(tài)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(tài)的重金屬離子以氫氧化物的形式沉淀收集。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。d. 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(wěn)定性變差，聚集形成大顆粒膠體物質(zhì)最終通過重力作用沉淀下來。為增大膠體顆粒的尺寸，采用浮選的辦法，步驟是一是調(diào)節(jié)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(dǎo)致的穩(wěn)定作用。e. 鐵氧體法.鐵氧體法捕集重金屬離子的機(jī)理是通過晶格取代的方式而非一般的化學(xué)反應(yīng)，因此可以同時(shí)對多種重金

4、屬離子產(chǎn)生作用，特別適用于處理工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的含多種重金屬離子的廢水。1.2物理化學(xué)法a. 吸附法(1) 物理吸附法?；钚蕴课絼?，具有高的比表面積以及高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。目前正有學(xué)者研究將微生物固化于活性炭上來延長活性炭的飽和時(shí)間，這也是今后活性炭吸附研究的主要方面；礦物材料類吸附劑，具有優(yōu)良的表面特性和離子吸附與交換性能；活性污泥吸附劑。在各種不同規(guī)模的活性污泥處理單元 中，F(xiàn)e，cu，cr，Ph和 Zn有較高的去除率。(2) 樹脂吸附。環(huán)保是樹脂吸附法的一個(gè)重要的特點(diǎn)主要是由于樹脂中含有各種活性基團(tuán)，能夠與重金屬離子進(jìn)行螯合。(3) 生物吸附。生物體具有特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及成分特征。生物

5、體借助化學(xué)作用吸附金屬離子稱為生物吸附。其吸附機(jī)理較為復(fù)雜：生物吸附主要包括靜電吸引、絡(luò)合、離子交換、微沉淀、氧化還原反應(yīng)等過程。(PS農(nóng)作物秸稈改性吸附齊嘰農(nóng)作物秸稈改性吸附劑，這些聚合物的氨基、巰基、鄰醌和鄰酚羥基是結(jié)合重金屬離子活性部位，也易通過化學(xué)改性方法，為其增加吸附活性部位，提高其對重金屬的結(jié)合能力。)(4) 混合吸附。混合吸附劑就是針對某吸附質(zhì) (單質(zhì)或混合物)，將2種或2種以上的吸附劑，按一定比例混合在 一起，以期達(dá)到2種吸附劑功效的最大化有效疊加 ，實(shí)現(xiàn)對廢水中重金屬更好的處理效果 ，從而獲得比單種吸 附劑更好的吸附、分離特性，或最佳的經(jīng)濟(jì)效益。b. 浮選法。往重金屬廢水中通

6、人氣體產(chǎn)生氣泡，廢水中的膠體顆粒會(huì)附著在氣泡表面，這些膠體粒子可隨氣泡的上浮從而實(shí)現(xiàn)將依附在粒子上的重金屬離子加以分離。c. 離子交換法。離子交換法是重金屬離子與離子交換樹脂發(fā)生離子交換的過程，樹脂性能對重金屬去除有較大影響。它是在固相離子交換劑和液相電解質(zhì)溶液問進(jìn)行的。離子交換樹脂一般以苯乙烯、二乙烯基苯的聚合物為基體，其上附加離子交換基的粒狀或膜狀樹脂。1.3電化學(xué)處理技術(shù)a. 電解法。對重金屬廢水進(jìn)行電解時(shí)，重金屬離子在陰極得到電子被還原，使重金屬沉淀。b. 電沉積。這種方法的原理是，在傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀方法中，加入電壓，通過改變?nèi)芤旱碾妱?，促進(jìn)重金屬離子更 好地沉淀。電沉積在酸性和堿性廢液

7、中都適用。1.4生物化學(xué)法。生化處理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的 方法，包括生物吸附、生物絮凝、微生物代謝等方法。a. 生物塘凈化法。復(fù)合的水生生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同作用。b. 植物修復(fù)法。重金屬污染植物修復(fù)的內(nèi)容主要包括植物萃取、植物穩(wěn)定、植物揮發(fā)、根系過濾和種苗過 濾等。1.5反滲透法。是一種膜分離技術(shù)。通過反滲透，廢水得到濃縮，而被壓過膜的水得到了澄清。2重金屬廢水處理新技術(shù)2.1光催化技術(shù)光催化法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(yīng)去除重金屬。實(shí)驗(yàn)室最常用的光催化劑是二氧化鈦(TiO)。TiO光催化去除重金屬離子有 3種機(jī)理：(

8、1)光生電子直接還原金屬離子；(2)間接還原，即由空穴先氧化被添加的有機(jī)物，然后由產(chǎn)生的中間體來還原金屬離子：(3)氧化去除金屬離子。近年來 ，利用半導(dǎo)體TiO光催化法去除或回收廢水中的Se Cu、H，Ag和C等金屬離子的研究備受關(guān)注，尤其對CrS+的研究最為廣泛ns。2.2新型介孔材料根據(jù)國際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì) (IUPAC)定義,介孔材料指孔徑介于 2 50nm的多孔材料。介孔材料具有 長程結(jié)構(gòu)有序、孔徑分布窄、比表面大( lOOOcmTg)、孔隙率高且水熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。2.3基因工程技術(shù)基因工程技術(shù)應(yīng)用于重金屬廢水的治理指通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將外源基因轉(zhuǎn)入微生物細(xì)胞中。使之表現(xiàn)出一些野生

9、菌沒有的優(yōu)良遺傳性狀，從而實(shí)現(xiàn)對重金屬Hg、Cu、Cd等高效的生物富集。2.4膠束強(qiáng)化超濾一電解法將膜技術(shù)和電化學(xué)法這兩種技術(shù)結(jié)合處理重金屬廢水在去除廢水中重金屬的同時(shí)能有效回收重金屬。如：膠柬強(qiáng)化超濾(MEUF)一電解法。膠束強(qiáng)化超濾是最近發(fā)展起來的與表面活性劑技術(shù)相結(jié)合的方法，當(dāng)表面活性劑濃度超過其臨界膠束濃度時(shí) ，大的兩性聚合物膠束形成，溶液經(jīng)過超濾膜時(shí)，吸附 有大部分金屬離子和有機(jī)溶質(zhì)的膠柬被截留，透過液可回用，含重金屬的濃縮液則進(jìn)一步被電解 ，回收重金屬。染料廢水處理技術(shù)染料廢水主要包括染料生產(chǎn)廢水和印染工業(yè)廢水。染料廢水主要有酸性廢水和堿性廢水，廢水中有帶色懸浮物和溶解物。目前，染

10、料主要是以芳烴和雜環(huán)化合物為母體,并帶有顯色基團(tuán)和極性基團(tuán)，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，性能也越來越穩(wěn)定。染料廢水的處理方法：1絮凝法在染料廢水中加入絮凝劑，使污染物形成膠粒，通過混凝沉淀或氣浮，從而去除廢水中的污染物。絮凝劑主要分為有機(jī)絮凝劑，無機(jī)類絮凝劑和生物絮凝劑。2吸附法(1) 活性炭吸附法一般可用于濃度較低的染料廢水處理或深度處理，在吸附機(jī)制方面的研究顯示，中孔較多的活性炭易吸附染料分子，這就啟發(fā)研究人員可以考慮在活化方法上爭取擴(kuò)大微孔，使之可以容納大分子。生物活性炭吸附法是將吸附法和生化法綜合起來的方法，該法中作為固定媒介的活性炭提高了微生物的活力，從而可以提高對染料廢水的處理效果?；钚蕴康脑偕?/p>

11、是目前研究熱點(diǎn)。(2) 樹脂吸附強(qiáng)堿型離子交換樹脂是用于染料廢水處理的研究熱點(diǎn)之一。(3) 其他吸附劑 主要包括天然礦物吸附劑，如風(fēng)化煤，天然碳纖維吸附劑以及活性污泥吸附劑等。3電化學(xué)法電化學(xué)法處理染料廢水，主要是利用電解氧化、電解還原、電解絮凝或電解上浮等，在電極材料的作用下,產(chǎn)生羥基自由基等活性基團(tuán)，來破壞染料分子的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)脫色并降低廢水中主要污染物的濃度。(1) 電氧化法 電化學(xué)氧化分為直接電化學(xué)氧化法和間接電化學(xué)氧化法。直接電化學(xué)氧化法是通過陽極直接氧化,有機(jī)污染物在陽極表面被氧化。間接電化學(xué)氧化法是利用電解過程中產(chǎn)生的強(qiáng)氧化物質(zhì)，如羥基自由基等，氧化廢水中的有機(jī)物，使污染物徹底

12、降解。(2) 電解絮凝法電絮凝是在外電場的作用下，利用可溶性的陽極(金屬鐵或金屬鋁)產(chǎn)生水溶性的陽離子，然 后再聚合成一系列絡(luò)合物，形成絮凝劑，在廢水中吸附懸浮物或膠粒，從而起到絮凝作用。(3) 電解氣浮法電氣浮也是在外電場作用下，廢水和其他一些物質(zhì)被電解，在陽極或是陰極上產(chǎn)生氧氣或氫氣。氧氣或氫氣在水中以氣泡形式上浮，這些氣泡具有很好的黏附性能，電解過程中產(chǎn)生的膠?；蚴菓腋∥锬軌蝠じ皆跉馀萆?，隨氣泡一起上浮到水面，達(dá)到去除的目的(4) 微電解法 鐵屑內(nèi)電解法是近年發(fā)展起來的一種有效廢水處理方法，該方法利用鐵屑中的鐵和碳組分構(gòu)成微小的原電池，以充入的污水為電解質(zhì)，以電化學(xué)反應(yīng)為主，對廢水進(jìn)行有

13、效處理。內(nèi)電解法利用廢水中 有些組分易被氧化，有些組分易被還原。在有導(dǎo)電介質(zhì)存在時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)便會(huì)自發(fā)進(jìn)行，同時(shí)兼有絮凝、吸附、共沉淀等綜合作用的一種廢水處理方法。4化學(xué)氧化法主要是利用氧化劑，如H 2 O 2，KMnO 4，臭氧，氯等，將染料的發(fā)色基團(tuán)(主要是染料分子結(jié)構(gòu))破壞,從而達(dá) 到脫色的目的。高級氧化法能夠運(yùn)用光輻射、電、聲、催化劑，或者是與氧化劑結(jié)合，在反應(yīng)中產(chǎn)生具有極強(qiáng)的氧化性的羥基自由基 ，直接將難降解有機(jī)物降解為CO 2和H 2 0,接近完全礦化。如下：(1) 氧化劑氧化目前，F(xiàn)e nton試劑是研究熱點(diǎn)。Fen to n試劑及其各種改進(jìn)系統(tǒng)在廢水處理中的應(yīng)用可分為兩個(gè)方面，

14、一是單獨(dú)作為一種處理方法氧化有機(jī)廢水；二是與其他方法，如混凝沉降法、活性炭法、生物法、光催化法等聯(lián)用。(2) 光催化氧化 降解通常是指有機(jī)物在光的作用下，逐步氧化成低分子中間產(chǎn)物，最終生成CO 2、H 20和其他一些離子。半導(dǎo)體材料 (Ti02等)。(3) 超聲氧化法超聲波作用下產(chǎn)生的聲空化效應(yīng)形成的高溫高壓促使空化氣泡內(nèi)部的水蒸汽與其他氣體 發(fā)生離解產(chǎn)生自由基，引發(fā)超聲化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。(4) 濕式空氣氧化法 是在高溫(125320 C卜高壓(0.520 MPa)條件下通入空氣，使廢水中的有機(jī)物直接氧 化。5生物處理法 通過微生物的新陳代謝使有機(jī)物無機(jī)化，有毒物質(zhì)無害化。生物強(qiáng)化技術(shù)主要有3個(gè)

15、途徑:(1)針對所要去除的污染物，投加具有有效降解能力的微生物，微生物必須是專門培養(yǎng)的優(yōu)勢菌種。(2)投加營養(yǎng)物和基質(zhì)類似物，增加碳源和能源物質(zhì)，改善系統(tǒng)運(yùn)行能力。(3)利用基因工程，投加遺傳工程菌酶，專 門性強(qiáng)。6膜法 主要是通過對廢水中污染物的分離、濃縮、回收從而達(dá)到廢水處理的目的。在對染料廢水的處 理中，應(yīng)用比較多的是超濾和反滲透。對于染料廢水的處理報(bào)道，最適宜的膜是荷電超濾膜和納濾膜。7萃取法 萃取法主要是將與水不互溶，但是對污染物的溶解能力卻較強(qiáng)的溶劑(即萃取劑),與廢水充分混合，使大部分的污染物轉(zhuǎn)移到溶劑相，再分離廢水與溶劑，從而達(dá)到凈化的效果。萃取法僅適用于少數(shù)幾種 有機(jī)廢水的處

16、理。吸附法常用吸附劑吸附法常用吸附劑一般有以下幾個(gè)特點(diǎn)：由良好的孔結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的表面化學(xué)組成；對吸附質(zhì)有強(qiáng)烈的吸附能力;不容易流失，重復(fù)利用性強(qiáng)；有良好的機(jī)械強(qiáng)度等。1常用吸附劑(1) 天然吸附劑天然吸附劑(天然沸石，粘土礦物，殼聚糖等)由于低廉的價(jià)格被許多工廠用于處理有機(jī)廢水。但是，天然吸附劑具有吸附容量小，不易脫附等缺點(diǎn)。(2) 活性炭吸附劑活性炭具有豐富的微孔，高的吸附容量?；钚蕴康奈绞芑钚蕴康男再|(zhì)，吸附質(zhì)的性質(zhì)，以及溶液環(huán)境(PH,溫度)等因素影響。但是，活性炭材料的孔道大多為微孔 ，存在許多問題 比如微孔太多 使孔的利用率太低； 微孔吸附后難脫附，使其再次利用比較困難；微孔孔徑過小，不能有效的吸附大分子污染物等。(3) 碳納米管吸附劑納米材料近年來備受關(guān)注，研究表明，碳納