處理重金屬污水技術方案

一、概述

        重金屬污染問題歷來是人們關注的焦點。發生在日本的由Hg污染引起的“水俁病”和由Cd污染引起的“骨痛病”事件，以及在歐洲一些國家陸續發現重金屬污染產生的嚴重后果，使得關于重金屬污染與防治的研究倍受重視。

        重金屬廢物來源廣泛，涉及礦山、冶金、機械制造、化工、電子和儀表等行業。   一般來說，溶液中的重金屬較易被穩定化。對于一些兩性金屬，如As，Cr，Cd，Pb，Zn等，可通過控制其pH值使其具有最低的溶解度，大部分重金屬可用硫化物沉淀等法去除。但若溶液中的重金屬處于不利價態，或以穩定可溶的絡合物的形態存在，這將給穩定化帶來困難，并且，普通的沉淀法所產生的污泥在pH值改變的情況下會再度溶出，二次污染的可能性非常突出。

       針對這些問題，開始應用有機重金屬離子高效沉淀劑去除重金屬的研究，并成功地開發出了一類新型的重金屬螯合劑，在重金屬廢水及其它重金屬廢物治理中取得了很好的效果。

二、實驗部分

1、反應機理

      重金屬離子高效沉淀劑為有機硫鹽，其活性基團（給電子基團）為二硫代磷酸，因活性基團中的硫原子電負性極小、半徑較大、易失去電子并易極化變形產生負電場，故能與陽離子趨向成建，生成難溶于水的二羥基二硫代磷酸鹽。當離子沉淀劑與某一金屬離子結合時，均通過其結構中的2個硫與金屬離子形成四元環，故形成的化合物為鰲合物，并具有較高的穩定性。

2、實驗方法

      在含有Hg，Cu，Cd，Pb等離子的廢水中，控制實驗條件，分別加入0.6，0.8，1.0，1.2，1.4倍于理論用量的重金屬離子沉淀劑，攪拌20min后，靜置，待絮體下沉形成清夜后過濾，用原子吸收分光光度計測定濾液中殘存重金屬離子的濃度。

3、實驗儀器及主要試劑

      北京東西分析儀器廠AA-7000型原子吸收分光光度計；重金屬離子沉淀劑，濃度均為5%；溶液中含Hg，Cu，Cd，Pb等離子的濃度：均越為200mg/L；試樣用量50mL。

三、結果與討論

1、離子沉淀劑加入量對Hg處理結果的影響

      實驗原水中Hg2+濃度為197mg/L；反應的攪拌時間為30min，pH=5.47；環境溫度為24.2℃。實驗結果見表1。

表1   離子沉淀劑加入量對Hg處理結果的影響

      實驗結果表明：隨著離子沉淀劑加入量的增加，去除率隨之增長，在理論加入量的0.6~1.2倍的范圍內去除率增長迅速，1.2倍以后趨于穩定。在理論加入量的1.2倍時，去除率已接近100%，處理后的Hg2+濃度均低于0.5mg/L。因此，沉淀劑加入量應以理論加入量的1.2倍為宜。

2、離子沉淀劑加入量對Cu處理結果的影響

      實驗原水中Cu2+濃度為199mg/L；反應的攪拌時間為30min，pH=4.67；環境溫度為24.2℃。絮凝劑采用濃度為250mg/L的硫酸鋁溶液。實驗結果見表2。

表2   離子沉淀劑加入量對Cu處理結果的影響

      實驗結果表明：隨著離子沉淀劑加入量的增加，去除率隨之增長，在理論加入量的0.6~1.2倍的范圍內去除率增長迅速，1.2倍以后趨于穩定。在理論加入量的1.2倍時，去除率已接近100%，處理后的Cu2+濃度均低于0.5mg/L。因此，沉淀劑加入量應以理論加入量的1.2倍為宜。

3、離子沉淀劑加入量對Cd處理結果的影響

      實驗原水中Cd2+濃度為194.8mg/L；pH=5.52，反應時間30min，環境溫度為20℃。實驗結果見表3。

表3   離子沉淀劑加入量對Cd處理結果的影響

      實驗結果表明：隨著離子沉淀劑加入量的增加，去除率隨之增長，在理論加入量的0.6~1.2倍的范圍內去除率增長迅速，大于1.2倍后趨于穩定；當離子沉淀劑加藥量不足時，去除率較低。因此，沉淀劑加入量為理論加藥量的1.4倍為宜。

4、離子沉淀劑加入量對Pb處理結果的影響

      實驗原水中Pb2+濃度為209.355mg/L；反應的攪拌時間為30min，pH=4.68；環境溫度為23.2℃。實驗結果見表4。

表4   離子沉淀劑加入量對Pb處理結果的影響

      實驗結果表明：隨著離子沉淀劑加入量的增加，去除率隨之增長，在理論加入量的0.6~1.2倍的范圍內去除率增長迅速，1.2倍以后趨于穩定；當沉淀劑加藥量不足時，去除率較低，0.6倍時只有80%左右，1.0倍時均已達到96%以上，到1.2倍時已接近100%，處理后的Pb2+濃度接近或低于總Pb允許排放濃度。因此，沉淀劑加入量應以理論加入量的1.2倍為宜。

四、結論

1. 重金屬離子高效沉淀劑對Hg2+，Cu2+，Cd2+，Pb2+的去除率均可達99%以上，去除率不受多種重金屬離子共存的影響。處理后廢水中Pb2+和Cu2+的含量可滿足國家排放標準，Cd2+和Hg2+的含量可接近國家排放標準。

2. 重金屬離子高效沉淀劑處理含Hg2+，Cu2+，Cd2+，Pb2+廢水時，其處理效果不受pH值的影響。因此，彌補了中和沉淀法必須在高堿度條件下使用的不足，可節省調節酸堿度的費用。

3. 重金屬離子高效沉淀劑的最佳投加量為理論用量的1.2倍，對于含Cu2+廢水，可同時加入硫酸鋁絮凝劑以加快鰲合物的沉淀分離速度，最佳投加量為每升廢水加150mg的絮凝劑。

   
   

   總之，采用高分子有機螯合劑與廢水中的多種金屬離子發生鰲合反應，生成穩定且不溶于水的金屬鰲合物來除去廢水中的重金屬離子的方法，克服了傳統化學處理法的不足，沉淀物穩定性高，經處理后的水中重金屬含量遠低于采用傳統方法處理的結果，特別對低含量重金屬廢水的處理效果顯著，且處理費用低，由很好的應用前景。

   
   

五、Cleaned自主研發重金屬離子沉淀劑部分樣品展示圖