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重金屬廢水處理方法技術

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2021-06-26

重金屬廢水是指礦冶、機械制造、化工、電子、儀表等工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的含重金屬的廢水，包括鉻、鎘、鎳、汞、銅、鋅、金、銀等重金屬，具有難降解且易被生物吸收富集，毒性具有持續(xù)性。

重金屬廢水處理方法

重金屬廢水處理方法分為化學法、物理處理法、生物處理法三種處理技術。

一、化學法

化學法主要包括化學沉淀法、電解法和高分子重金屬捕集劑法等，主要適用于含較高濃度重金屬離子廢水的處理，化學法是目前國內(nèi)外處理含重金屬廢水的主要方法。

1. 沉淀法

化學沉淀法的原理是通過化學反應，使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔?。通過過濾和分離使沉淀物從水溶液中去除，包括石灰中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法。由于受沉淀劑和環(huán)境條件的影響，沉淀法往往出水濃度達不到要求，需作進一步處理，產(chǎn)生的沉淀物必須很好地處理與處置，否則會造成二次污染。

2. 電解法

電解法是利用金屬的電化學性質(zhì)，金屬離子在電解時能夠從相對高濃度的溶液中分離出來，然后加以利用。電解法主要用于電鍍廢水的處理，這種方法的缺點是水中的重金屬離子濃度不能降的很低。所以，電解法不適于處理較低濃度的含重金屬離子的廢水。

3. 螯合法

螯合法又稱高分子離子捕集劑法，是指在廢水處理過程中通過投加適量的重金屬捕集劑，利用捕集劑與金屬離子鉛、鎘結合時形成相應的螯合物的原理實現(xiàn)鉛、鎘的去除分離。該反應能在常溫和較大pH范圍(3-11)下發(fā)生，同時捕集劑不受共存重金屬離子的影響。因此該方法去除率高，絮凝效果佳，污泥量少且整合物易脫水。

二、物理處理法

在不改變重金屬離子化學形態(tài)的條件下，通過吸附、濃縮而分離的方法，物理處理法主要包括吸附法、溶劑萃取法、蒸發(fā)和凝固法、離子交換法和膜分離法等。

1. 溶劑萃取分離

溶劑萃取法是分離和凈化物質(zhì)常用的方法。由于液液接觸，可連續(xù)操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，例如在酸性條件下，與萃取劑發(fā)生絡合反應，從水相被萃取到有機相，然后在堿性條件下被反萃取到水相，使溶劑再生以循環(huán)利用。這就要求在萃取操作時注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優(yōu)越性，然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。

2. 離子交換法

離子交換法是重金屬離子與離子交換劑進行交換，達到去除廢水中重金屬離子的方法。常用的離子交換劑有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、螯合樹脂等。幾年來，國內(nèi)外學者就離子交換劑的研制開發(fā)展開了大量的研究工作。隨著離子交換劑的不斷涌現(xiàn)，在電鍍廢水深度處理、高價金屬鹽類的回收等方面，離子交換法越來越展現(xiàn)出其優(yōu)勢。離子交換法是一種重要的電鍍廢水治理方法，處理容量大，出水水質(zhì)好，可回收重金屬資源，對環(huán)境無二次污染，但離子交換劑易氧化失效，再生頻繁，操作費用高。

3. 膜分離技術

膜分離技術是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力的作用下，不改變?nèi)芤褐谢瘜W形態(tài)的基礎上，將溶劑和溶質(zhì)進行分離或濃縮的方法，包括電滲析和隔膜電解。電滲析是在直流電場作用下，利用陰陽離子交換膜對溶液陰陽離子選擇透過性，使水溶液中重金屬離子與水分離的一種物理化學過程。隔膜電解是以膜隔開電解裝置的陽極和陰極而進行電解的方法，實際上是把電滲析與電解組合起來的一種方法。上述方法在運行中都遇到了電極極化、結垢和腐蝕等問題。

4. 吸附法

吸附法是利用多孔性固態(tài)物質(zhì)吸附去除水中重金屬離子的一種有效方法。吸附法的關鍵技術是吸附劑的選擇，傳統(tǒng)吸附劑是活性炭。還有黏土類吸附劑粉、煤灰吸附劑、生物質(zhì)基材料和樹脂基吸附材料?；钚蕴坑泻軓娢侥芰Γコ矢?，但活性炭再生效率低，處理水質(zhì)很難達到回用要求，價格貴，應用受到限制。近年來，逐漸開發(fā)出有吸附能力的多種吸附材料。有相關研究表明，殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑，殼聚糖樹脂交聯(lián)后，可重復使用10次，吸附容量沒有明顯降低。利用改性的海泡石治理重金屬廢水對Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力，處理后廢水中重金屬含量顯著低于污水綜合排放標準。另有文獻報道蒙脫石也是一種性能良好的粘土礦物吸附劑，鋁鋯柱撐蒙脫石在酸性條件下對Cr 6+的去除率達到99%，出水中Cr 6+含量低于國家排放標準，具有實際應用前景。

三、生物處理法

生物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、植物修復等方法。

1. 生物吸附

生物吸附法是指生物體借助化學作用吸附金屬離子的方法。藻類和微生物菌體對重金屬有很好的吸附作用，并且具有成本低、選擇性好、吸附量大、適用范圍廣等優(yōu)點，是一種比較經(jīng)濟的吸附劑。用生物吸附法從廢水中去除重金屬的研究，美國等國家已初見成效。有研究者預處理假單胞菌的菌膠團后，將其固定在細粒磁鐵礦上來吸附工業(yè)廢水中Cu，發(fā)現(xiàn)當濃度高至100 mg/L時，除去率可達96%，用酸解吸，可以回收95%銅，預處理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足，例如吸附容量易受環(huán)境因素的影響，微生物對重金屬的吸附具有選擇性，而重金屬廢水常含有多種有害重金屬，影響微生物的作用，應用上受限制等，所以還需再進行進一步研究。

2. 生物絮凝

生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進行絮凝沉淀的一種除污方法。生物絮凝法的開發(fā)雖然不到20年，卻已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有17種以上的微生物具有較好的絮凝功能，如霉菌、細菌、放線菌和酵母菌等，并且大多數(shù)微生物可以用來處理重金屬。生物絮凝法具有安全無毒、絮凝效率高、絮凝物易于分離等優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景。

3. 植物修復法

植物修復法是指利用高等植物通過吸收、沉淀、富集等作用，降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量，以達到治理污染、修復環(huán)境的目的。植物修復法是利用生態(tài)工程治理環(huán)境的一種有效方法，它是生物技術處理企業(yè)廢水的一種延伸。以木本植物為主體的重金屬廢水處理技術，能切斷有毒有害物質(zhì)進入人體和家畜的食物鏈，避免了二次污染，可以定向栽培，在治污的同時，還可以美化環(huán)境，獲得一定的經(jīng)濟效益，是一種理想的環(huán)境修復方法。

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