絡(luò)合電鍍廢水危害以及處理技術(shù)
【www.trjxwd.com南京純水設(shè)備】近年來，由于表面處理技術(shù)取得了新的進(jìn)展，在電鍍和化學(xué)鍍的應(yīng)用為廣泛，大量絡(luò)合劑的使用，使得電鍍廢水呈現(xiàn)新的變化趨勢(shì)，不僅廢水排放量變化大，而且絡(luò)合劑的種類也在不斷增加，廢水成分也越來越復(fù)雜。
絡(luò)合重金屬?gòu)U水由于金屬種類多、難處理，一直是環(huán)保領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。與游離態(tài)的重金屬離子相比，絡(luò)合態(tài)的重金屬不再以單一的重金屬離子形式存在，而是與檸檬酸、EDTA、酒石酸、氨等物質(zhì)形成穩(wěn)定的螯合物，如鍍鎳過程一般使用中等強(qiáng)度或較弱的絡(luò)合劑，使用較多的為羥基羧酸。
重金屬離子與絡(luò)合劑會(huì)形成穩(wěn)定的螯合物，不易形成氫氧化物或者硫化物沉淀，因此采用傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法不能有效地去除廢水中的重金屬離子，去除難度更大。南京工業(yè)純水處理設(shè)備為此，綜合對(duì)比了現(xiàn)有的絡(luò)合重金屬?gòu)U水的處理技術(shù)，并進(jìn)行歸納和總結(jié)，希望能為絡(luò)合電鍍廢水治理技術(shù)方案的優(yōu)化選擇及其處理技術(shù)研究的深入開展提供參考。
一、 絡(luò)合電鍍廢水的來源
絡(luò)合電鍍廢水中含有大量的重金屬離子，若不經(jīng)處理直接排入水體會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成很大的破壞。化學(xué)鍍工藝產(chǎn)生的重金屬?gòu)U水大多數(shù)情況下都含有大量絡(luò)合劑，因此，采用傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法不能有效地去除化學(xué)鍍廢水中的金屬離子，使得絡(luò)合化學(xué)鍍廢水成為電鍍廢水中典型的處理難點(diǎn)。
二、 電鍍廢水中重金屬的危害
重金屬污染已經(jīng)成為威脅人類發(fā)展的重大環(huán)境問題，電鍍廢水的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)重金屬具有生物富集特性。
絡(luò)合重金屬?gòu)U水中的污染物不可生物降解，具有很強(qiáng)的毒性，可通過食物鏈在生物體內(nèi)的累積而致癌。
(2)廢水中所含重金屬屬于持久性污染物。
重金屬進(jìn)入水體不易被分解，但會(huì)在微生物作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化，造成二次污染，如無機(jī)汞，在微生物作用下形成毒性更強(qiáng)的甲基汞，增加危害性。
(3)重金屬具有“三致性”。
“血鉛超標(biāo)”事件在國(guó)內(nèi)引起廣泛關(guān)注，血鉛污染嚴(yán)重影響人的生理健康和下一代人的生活，還有水俁病和痛痛病也危及人類健康。
由于電鍍行業(yè)重金屬污染物的排放有很高的要求，與游離態(tài)的重金屬離子相比，絡(luò)合態(tài)的重金屬離子的去除難度更大，普通的加堿中和沉淀法難以達(dá)到國(guó)家電鍍廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
三、 絡(luò)合重金屬?gòu)U水的處理方法
現(xiàn)有的處理絡(luò)合重金屬?gòu)U水的方法可分為三類：
1）破除絡(luò)合劑后以重金屬離子的沉淀物進(jìn)行沉淀。
2）不改變廢水中的重金屬的化學(xué)形態(tài)對(duì)其進(jìn)行吸附和分離，具體方法有吸附法、離子交換法等。
3）加強(qiáng)螯合劑，使重金屬離子形成穩(wěn)定系數(shù)更強(qiáng)的沉淀物，從原絡(luò)合物中置換出重金屬離子，使之生成沉淀以去除重金屬。具體方法有硫化物沉淀法、螯合沉淀法(重金屬捕集法)、云藻灶賊燥灶氧化法、鐵氧體法等。
1、 物理法
1）吸附法
吸附法是利用吸附材料將溶液中金屬轉(zhuǎn)移到吸附材料上的方法，有物理吸附和化學(xué)吸附。吸附法之間的最大不同之處在于吸附劑的選用，常用的吸附材料有活性炭、殼聚糖和沸石等。活性炭有很好的吸附能力，對(duì)金屬的去除能力強(qiáng)，但是處理成本較高，活性炭的再生不容易。合肥純水處理設(shè)備殼聚糖分子內(nèi)含羥基、氨基等活性基團(tuán)，與重金屬離子有較強(qiáng)的結(jié)合能力，對(duì)重金屬有很好的吸附效果。
目前很多學(xué)者開始研究一些天然或合成材料來作為吸附劑。吸附法在實(shí)際應(yīng)用中由于吸附劑難以循環(huán)利用，吸附后的材料還需要二次處理，增加了處理費(fèi)用，而且大部分吸附劑價(jià)格昂貴，從而限制吸附法的發(fā)展。此后的發(fā)展也只能從新型、廉價(jià)、吸附效果好的吸附劑著手。
2）蒸發(fā)濃縮法
蒸發(fā)濃縮利用熱蒸發(fā)處理電鍍重金屬?gòu)U水，工藝成熟簡(jiǎn)單，不需化學(xué)試劑，無二次污染，可回用水或有價(jià)值的重金屬，有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，但因能耗大、操作費(fèi)用高、雜質(zhì)干擾資源回收等問題還有待于研究，使應(yīng)用受到限制。一般而言，電鍍工業(yè)上應(yīng)用蒸發(fā)濃縮法處理重金屬?gòu)U水常常是與其他方法聯(lián)用.
3）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(jìn)行交換反應(yīng)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(zhì)、離子交換樹脂、黃原酸酯、離子交換纖維等，目前使用最多的是離子交換樹脂。常用的離子交換樹脂有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、離子交換纖維、螯合樹脂以及腐殖酸樹脂等。南京實(shí)驗(yàn)室純水處理設(shè)備離子交換樹脂具有吸附和交換雙重作用，對(duì)重金屬離子處理效果好，可回收廢水中的重金屬離子，但是不適于處理高濃度的重金屬?gòu)U水。
由于樹脂昂貴，而且易老化、再生難、使用壽命短等，增加了處理成本，也是該法無法被廣泛使用的原因。
2、化學(xué)法
1）硫化物沉淀法
硫化物沉淀法是向絡(luò)合重金屬?gòu)U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，CUS的溶度積為6.3×10-36，比一般的絡(luò)合物小得多)，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(gè)數(shù)量級(jí)，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(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，主要運(yùn)用于高濃度絡(luò)合重金屬?gòu)U水的預(yù)處理。但是也存在以下問題：硫化物沉淀顆粒小，易形成膠體，難以分離;沉淀物在空氣中易被氧化，遇酸易分解，存在一系列環(huán)境問題;硫化物沉淀劑本身也會(huì)在水中殘留，硫化鈉、硫化氫鈉等無機(jī)硫化物與HCL，H2SO4等酸性物質(zhì)接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的硫化氫氣體，形成二次污染。
采用NA2S沉淀法處理含EDTA的模擬重金屬?gòu)U水，在含0.02mol/L的Na2S模擬廢水中，0.02mol/L的Na2S基本能去除重金屬鎘、銅、鉛。
2）鐵氧體法
鐵氧體是一類具有一定晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，它具有高導(dǎo)磁率和電阻率，是一種重要的磁性介質(zhì)，不溶于水、酸、堿、鹽溶液。鐵氧體法分為沉淀中和法、氧化法、常溫鐵氧體法和GT—鐵氧體法。鐵氧體法處理重金屬電鍍廢水主要是在含有重金屬離子的電鍍廢水中加入鐵鹽或亞鐵鹽，在一定條件下形成鐵氧體。在鐵氧體形成過程中，各重金屬離子通過吸附、包裹和夾帶作用，取代鐵氧體晶格中Fe2+或Fe3+的位置，形成復(fù)合鐵氧體沉淀析出，從而使廢水得到凈化。其形成過程如下：
鐵氧體法處理重金屬?gòu)U水具有處理設(shè)備簡(jiǎn)單、投資較少(硫酸亞鐵來源廣)、沉渣可回收利用等優(yōu)點(diǎn);但是產(chǎn)生的污泥量大，制成鐵氧體時(shí)技術(shù)條件難控制。
3）螯合沉淀法
螯合沉淀法(或重金屬捕集法)是近年來發(fā)展很快的重金屬治理方法。
它是在常溫下利用螯合劑或重金屬捕集劑與廢水中的cu2+、Ni2+、Pb2+，ZN2+，Cr3+等重金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng)，生成水不溶性的螯合鹽，再加入少量有機(jī)或無機(jī)絮凝劑形成絮狀沉淀，從而去除水中重金屬離子。
市面所售一般可區(qū)分為DTCR(二硫代氨基甲酸鹽)和TMT(三巰基三嗪三鈉鹽)兩大系列。螯合沉淀法具有處理效率高、污泥量少、與重金屬離子結(jié)合牢固穩(wěn)定、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種行之有效的電鍍重金屬?gòu)U水深度凈化處理工藝。
4）Fenton氧化法
Fenton試劑催化氧化是H2O2在Fe2+的催化作用下，分解產(chǎn)生具有很高氧化還原電位(2.80v)的羥基自由基，羥基自由基能將重金屬絡(luò)合物氧化破絡(luò)，破絡(luò)后重金屬變成游離態(tài)重金屬離子，此時(shí)再加堿沉淀，即可將重金屬去除。
Fenton反應(yīng)過程是由鐵離子與H2O2反應(yīng)產(chǎn)生了高活性的羥基自由基來氧化分解有機(jī)污染物。
Fenton氧化反應(yīng)條件相對(duì)溫和，反應(yīng)速度快，但也存在一些缺點(diǎn)，如H2O2的消耗量大、適用的PH范圍小(一般PH在3.5以下)。
5）光催化氧化法
光催化氧化法是利用光能來催化活化物種，氧化或者還原去除水中重金屬離子，從而達(dá)到凈化廢水的作用，是一種環(huán)境友好型水處理技術(shù)。光催化過程反應(yīng)快速，污染低;常用的光催化劑有TiO2，SnO2，Fe2O3，ZnO，SrTiIO3等。南京反滲透純水處理設(shè)備其中研究廣泛的是TiO2，有良好的催化熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)優(yōu)點(diǎn)。
(1)光生電子直接還原金屬離子;
(2)間接還原為低價(jià)態(tài)，如Cr6+還原為Cr3+;
(3)氧化低價(jià)金屬離子為高價(jià)態(tài)的離子態(tài)。近些年來，光催化法處理重金屬?gòu)U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(yōu)點(diǎn)而日益得到重視。
3、生化法
生化法處理重金屬?gòu)U水主要是通過生物的新陳代謝活動(dòng)及其衍生物對(duì)廢水中的重金屬進(jìn)行靜電吸附作用、酶的催化轉(zhuǎn)化作用、絡(luò)合作用、絮凝作用等，從而使重金屬離子沉淀為污泥。所需的微生物主要都是人工培養(yǎng)的復(fù)合菌。
生化法具有適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少等優(yōu)點(diǎn)，但是起作用的功能菌絲有繁殖速度慢、去除效果不是很理想的缺點(diǎn)，需要嚴(yán)格控制微生物的培養(yǎng)條件。
4、建議與總結(jié)
化學(xué)法、物理法、生化法等用于處理絡(luò)合電鍍廢水時(shí)，各有優(yōu)點(diǎn)，然而也都存在不足，在實(shí)際應(yīng)用中都存在一些缺陷。化學(xué)沉淀法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，但費(fèi)用高，而且產(chǎn)泥量大;氧化法需氧化劑量大，藥劑費(fèi)用高;鐵氧體法產(chǎn)泥量大;吸附法要考慮吸附劑的再生及更新問題;離子交換法也要考慮離子交換樹脂的頻繁再生問題。
所以單一的方法處理絡(luò)合重金屬?gòu)U水并不是最佳選擇，多種方法優(yōu)化組合對(duì)絡(luò)合重金屬?gòu)U水的處理應(yīng)有更大的發(fā)展前景。
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