重金属废水处理方法
所属分类:重金属污染治理
发布日期:2015-05-22
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重金属指比重大于4或5的金属,通常的重金属污染主要是指汞、铅、镉、铬以及砷等生物毒性显著的重金属的环境污染,还包括具有一定毒性的重金属如锌、铜、钴、镍、锡、钒等。重金属污染物难以治理,它们在水体中积累到一定的限度就会对水体-水生植物-水生动物系统产生严重危害,并可能通过食物链影响到人类的自身健康。重金属废水处理的方法大致可以分为三大类:(1)化学沉淀法,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法、...

重金属指比重大于45的金属,通常的重金属污染主要是指汞、铅、镉、铬以及砷等生物毒性显著的重金属的环境污染,还包括具有一定毒性的重金属如锌、铜、钴、镍、锡、钒等。重金属污染物难以治理,它们在水体中积累到一定的限度就会对水体-水生植物-水生动物系统产生严重危害,并可能通过食物链影响到人类的自身健康。重金属废水处理的方法大致可以分为三大类:

1)化学沉淀法,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法、化学还原法、电化学法和高分子法;

2)物理法,包括吸附法、萃取法、离子交换法、膜分离法、蒸发和凝固法等;

3)生物法,包括生物絮凝法、生物化学法和植物修复法。

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。在操作中需要注意以下四点:

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ZnPbSnAl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、铵根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

加入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7-9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。

  铁氧体沉淀法

向废水中加入Fe2+使各种重金属离子形成具有磁性的铁氧体晶体沉淀。铁氧体的通式为FeOFe2O3,在形成铁氧体的过程中,重金属离子通过吸附、夹带、包裹的作用取代铁氧体晶格Fe2+,三价重金属离子占据Fe3+晶格,形成过程大致如下:

Mn++Fe2++OH-→MM(OH)nFe(OH)3+Fe(OH)2复合铁氧体

  化学还原法

利用重金属的多种价态,加入一定的氧化剂和还原剂,使重金属获得人们所需价态。这种方法能使废水中的重金属离子向更易生成沉淀或毒性较小的价态转换,然后再沉淀去除。常用的还原剂有硼氢化钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁等。在实际操作中要注意使用适当的试剂,使生成物低毒或无毒,避免二次污染,同时还要考虑试剂的经济性和来源广泛性。

  电化学法

废水与电源的正负极接触并发生氧化还原反应,当对重金属进行废水电解时,废水中的重金属离子在阴极得电子被还原。这些重金属离子沉淀在电极表面或反应槽中,从而降低废水中重金属离子含量。

  高分子法

高分子基体具有亲水性的螯合形成基,它与水中的重金属离子选择性反应生成不溶于水的金属络合物。

2物理法

  吸附法

吸附法是应用多种多孔性吸附材料去除废水中重金属离子的一种方法。吸附法的核心是吸附剂的选择。传统的吸附剂是活性炭。活性炭有较强的吸附能力,去除率高,但再生效率低,处理水质达不到GB标准,价格高。其他吸附材料有浮石、硅藻土、大洋多结核矿等。大洋多结核矿吸附能力强,它是多孔结构,表面积大,矿物大部分以晶型存在,因此吸附重金属废水效果好。

  溶剂萃取法

利用重金属离子在有机相或水相溶解度的不同,使重金属浓缩于有机相进行分离。由于液-液接触,可连续操作,分离效果好。

  膜分离技术

膜分离是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,不改变溶液的化学形态使溶液中的一种溶质或溶剂渗透出来,从而达到分离的目的。由于膜的不同可以分为扩散渗析、电渗析、反渗析、液膜、纳滤、水溶性聚合物络合超滤等,常见的膜有聚砜、聚醚砜等。

3生物法

  生物絮凝法

生物絮凝法是借助微生物或植物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种方法。目前的生物絮凝剂主要有五大类,即淀粉类、半乳甘露聚糖类、纤维素衍生物类、微生物多糖类和复合型生物混凝剂。生物絮凝剂以其安全无毒、无二次污染、絮凝剂效果好等优良特性,在水处理中有着广泛的应用前景。

  生物化学法

利用有些菌类物质具有的氧化还原能力,来改变重金属离子的价态,进而改变重金属离子的化学性质。硫酸盐生物还原法是典型的生物还原法,能够把硫酸盐还原成H2S,使金属离子和H2S发生反应生成金属硫化物沉淀而除去

  植物修复法

植物修复是利用植物发达的根须和微生物对重金属离子进行富集、积累及亲合作用把重金属转化为毒性较低的物质。重金属离子进入植物的根部主要有两种途径,即质体流动和扩散。植物处理重金属离子与植物的根、土壤微生物及根部环境有关,在不同的环境中,重金属离子有不同的化学性质。如重金属酸碱反应、生化反应等,都能使重金属离子的化学性质发生变化,从而可以改变重金属离子对生物的有效性和生物毒性。植物修复技术不仅杜绝了二次污染,还有利于生态环境的改善,在治理污染的同时还可以获得一定的经济效益,使植物整治技术不断在我国的环境治理中发挥重要的作用。


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