重金属废水处理(lǐ)有(yǒu)哪些方法？
2018-09-25 07:28:07
admin 
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近几年，随着工业化的飞速发展和城市化进程的加快，越来越多(duō)工业废水未经认真处理(lǐ)就肆意排放，造成了水域、土壤和环境的重金属污染，如何减少重金属对环境的污染是当今环保學(xué)者和科(kē)研工作者的一个重要课题。下面向大家介绍了重金属废水的来源、危害，及传统的处理(lǐ)方法，并对未来重金属废水处理(lǐ)新(xīn)技术进行了展望。
近几年，随着工业化的飞速发展和城市化进程的加快，越来越多(duō)工业废水未经认真处理(lǐ)就肆意排放，造成了水域、土壤和环境的重金属污染，如何减少重金属对环境的污染是当今环保學(xué)者和科(kē)研工作者的一个重要课题。下面向大家介绍了重金属废水的来源、危害，及传统的处理(lǐ)方法，并对未来重金属废水处理(lǐ)新(xīn)技术进行了展望。提出生物(wù)法去除废水中的重金属有(yǒu)良好的应用(yòng)前景;应综合运用(yòng)各种技术以实现水资源和重金属的双重回收。
一、 重金属废水的来源及危害
一般来说，重金属是指密度大于4.5 g/cm3的金属，比如金、银、铜、铁、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等，其中有(yǒu)些是人體(tǐ)不可(kě)缺少的微量元素，但是如果超量就会对环境或者人體(tǐ)造成伤害。
废水主要来源于矿山(shān)开采业、机械加工业、有(yǒu)色金属冶炼业、石油化工企业和電(diàn)镀行业等，比如选矿尾矿排水，机械加工用(yòng)水，有(yǒu)色金属冶炼厂除尘排水，有(yǒu)色金属加工厂酸洗水，废旧電(diàn)池垃圾处理(lǐ)用(yòng)水，废石场浸淋水等。除此之外，在医药、农药、油漆、涂料等行业也会产生重金属废水。重金属废水中的重金属种类和含量跟从事的行业密切相关。
金属废水污染具有(yǒu)独特的性质。首先是其生物(wù)不可(kě)降解性，其次还具备毒性持久性。重金属废水进入江河湖(hú)泊，污染土壤，其中的金属可(kě)以被农作物(wù)吸收，影响农作物(wù)的生長(cháng)，造成减产或者更大的损失。重金属也可(kě)通过植物(wù)的根系进入食物(wù)链，其副作用(yòng)会被放大，在人體(tǐ)内聚集，导致新(xīn)陈代謝(xiè)紊乱，生物(wù)机能(néng)下降，对人體(tǐ)造成极大伤害。
二、重金属废水处理(lǐ)的传统方法
重金属废水处理(lǐ)的传统工艺方法主要有(yǒu)化學(xué)沉淀法、電(diàn)化學(xué)法、膜分(fēn)离法、吸附法、電(diàn)解法等。
1、化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法是指在废水中加入药品制剂，通过化學(xué)反应，溶解在水溶液中的金属离子变成不溶性的沉淀物(wù)进而分(fēn)离出来的方法。比较常用(yòng)的有(yǒu)中和沉淀法、硫化物(wù)沉淀法和铁氧體(tǐ)沉淀法。中和沉淀法是指在重金属废水中加入碱性溶液，一般选择石灰水(Ca(OH)2溶液)，废水中的重金属离子会生成难溶性的氢氧化物(wù)沉淀。这种方法操作简单，应用(yòng)广泛，但是容易造成二次污染。硫化物(wù)沉淀法是指在重金属废水中加入硫化钠(Na2S)溶液，是废水中的重金属离子以硫化物(wù)的形式沉淀下来。这种方法形成的沉淀比较稳定，容易进一步处理(lǐ)。铁氧體(tǐ)沉淀法是向重金属废水中加入铁盐，通过控制工艺流程，使其中的多(duō)种重金属离子与铁盐形成铁氧體(tǐ)共沉淀，然后分(fēn)离去除。这种方法可(kě)以同时去除多(duō)种重金属离子，在应用(yòng)上具有(yǒu)独特的优势。
2、電(diàn)化學(xué)法
電(diàn)化學(xué)法是指运用(yòng)電(diàn)解的基本原理(lǐ)，使废水中的重金属离子通过電(diàn)解作用(yòng)在正负两极上分(fēn)别发生氧化还原反应，使重金属聚集，沉淀在電(diàn)极表面或者沉淀到容器底部，然后进行处理(lǐ)。这种方法是一个复杂的工艺处理(lǐ)过程，期间发生了氧化还原反应、沉淀反应，并且需要进一步分(fēn)离净化，但是这种方法可(kě)以回收一些重金属，具有(yǒu)一定的价值，但是其成本略高。若处理(lǐ)低浓度的重金属废水时考虑其成本则很(hěn)少使用(yòng)此种方法。
3、 膜分(fēn)离法
膜分(fēn)离技术是指在分(fēn)离工艺中，利用(yòng)一种特殊的半透膜，在外界压力的作用(yòng)下，不改变溶液中溶质的化學(xué)形态，将溶质和溶剂进行分(fēn)离浓缩的方法。根据使用(yòng)的半透膜的性能(néng)不同，膜分(fēn)离法可(kě)以分(fēn)為(wèi)微滤、超滤、纳滤、反渗透、電(diàn)渗析、液膜等方法。这种方法将废水中的重金属离子转化為(wèi)特定的大小(xiǎo)的不溶状态的微小(xiǎo)颗粒，然后通过滤膜将其除去。膜分(fēn)离法优点突出，效率高且无二次污染，但是膜的寿命短，需要认真维护，投资费用(yòng)也比较高。
4、吸附法
吸附法是指利用(yòng)吸附剂来吸附废水中重金属的方法。吸附法常见的有(yǒu)物(wù)理(lǐ)吸附法、树脂吸附法、生物(wù)吸附法。在物(wù)理(lǐ)吸附法中，吸附剂把废水中的重金属离子吸附到表面，进而除去废水中的重金属离子。吸附剂应该具备较高的比表面积或者吸附剂表面具有(yǒu)丰富的高密度空隙结构。常用(yòng)的吸附剂有(yǒu)活性炭、沸石、粘土矿物(wù)、分(fēn)子筛等。活性炭是使用(yòng)最早，应用(yòng)最广泛的吸附剂。活性炭的吸附能(néng)力强，吸附容量大，可(kě)以同时吸附多(duō)种重金属离子，但是使用(yòng)寿命短、价格昂贵。树脂吸附法是利用(yòng)树脂中的一些官能(néng)团和重金属离子螯合形成网状配合物(wù)来进行吸附。树脂中含有(yǒu)很(hěn)多(duō)活性官能(néng)团，有(yǒu)羟基、羧基、氨基等，这些活性的官能(néng)团可(kě)以有(yǒu)效地和金属离子发生鳌合反应。其中应用(yòng)最多(duō)的是壳聚糖及其衍生物(wù)，很(hěn)多(duō)环保學(xué)者已经证实其具备良好的吸附性能(néng)。生物(wù)吸附指利用(yòng)生物(wù)體(tǐ)的化學(xué)结构或成分(fēn)特性来吸附废水中的重金属离子。生物(wù)吸附剂本质是一种特殊的离子交换剂，主要是菌體(tǐ)、藻类和细胞提取物(wù)，起作用(yòng)的是生物(wù)细胞。生物(wù)吸附剂因其来源丰富、价格低廉容易回收等优点在处理(lǐ)重金属废水中使用(yòng)的越来越广泛。
三、重金属废水处理(lǐ)新(xīn)技术
1、纳米技术及材料
纳米技术作為(wèi)一门新(xīn)兴學(xué)科(kē)，对其研究才刚刚开始。但纳米技术在水污染治理(lǐ)方面的巨大潜力已得到广泛认同。纳米过滤是一种由压力驱动的新(xīn)型膜分(fēn)离过程，介于反渗透与超滤之间。纳滤膜主要存在以下两个特点：(1)膜的截留相对分(fēn)子质量為(wèi)100~1 000，纳滤膜存在真正的微孔，孔径处于纳米级范围。(2)纳滤膜对不同价态离子的截留效果不同，对单价离子的截留率低，对二价及多(duō)价离子的截留率则相对较高，由于让大部分(fēn)单价离子自由通过，使得纳滤膜只需使用(yòng)较低的操作压力(一般為(wèi)0.5~1.5 MPa);同时纳滤膜的通量高，与反渗透相对，纳米过滤具有(yǒu)设备投资低、能(néng)耗低的优点。目前，采用(yòng)纳米过滤技术可(kě)有(yǒu)效去除镍﹑铬(Ⅵ)﹑镉﹑铜等重金属污染物(wù)(主要来源于工业废弃物(wù)泄漏和工业废水排放)。
2、光催化技术
光催化法是一种环境友好型水处理(lǐ)方法，利用(yòng)光催化剂表面的光生電(diàn)子或空穴等活性物(wù)种，通过还原或氧化反应去除重金属。目前，光催化法降解废水中的重金属大多(duō)还处于实验研究阶段，实验室最常用(yòng)的光催化剂是二氧化钛(TiO2)。TiO2光催化去除重金属离子有(yǒu)3 种机理(lǐ)：(1)光生電(diàn)子直接还原金属离子;(2)间接还原，即由空穴先氧化被添加的有(yǒu)机物(wù)，然后由产生的中间體(tǐ)来还原金属离子;(3)氧化去除金属离子。近年来，利用(yòng)半导體(tǐ) TiO2光催化法去除或回收废水中的 Se4+、Cu2+、Hg2+、Ag+和Cr6+等金属离子的研究备受关注，尤其对 Cr6+的研究最為(wèi)广泛。光催化法耗能(néng)低、无毒性、选择性好、常温常压、快速高效，在重金属废水处理(lǐ)中前景广阔且日益受到重视，但从实际应用(yòng)的角度出发光催化法还存在着许多(duō)问题，如重金属离子在光催化剂表面的吸附率低，光催化剂的吸光范围窄等。
3、 新(xīn)型介孔材料
介孔材料指孔径介于 2~50 nm 的多(duō)孔材料。介孔材料具有(yǒu)長(cháng)程结构有(yǒu)序、孔径分(fēn)布窄、比表面大(>1 000 cm2/g)、孔隙率高且水热稳定性好等优点。因此，介孔材料是当今國(guó)际上的研究热点和前沿之一。近年来，研究者通过对材料进行化學(xué)修饰或改性处理(lǐ)，已制备出了诸多(duō)新(xīn)型功能(néng)化介孔材料，对含Hg、Cu、Pb、Cd 等的废水治理(lǐ)展示了诱人前景。研究表明，Cd2+能(néng)定量吸附在A1-MCM-41 分(fēn)子筛上，最大吸附量為(wèi)136.86 mg/g(Cd2+的初始质量浓度為(wèi)400 mg/L)。A.M.Liu等用(yòng)氨基功能(néng)介孔材料SBA-15处理(lǐ)含重金属废水，结果显示SBA-15(NH2)对 Cu2+、Zn2+、Cr3+和Ni2+均有(yǒu)很(hěn)强的去除能(néng)力。目前利用(yòng)新(xīn)型高效介孔材料吸附剂处理(lǐ)重金属废水仍处于实验研究阶段，吸附剂的价格限制了其在工业上的应用(yòng)。
4、 基因工程技术
Wilson在20世纪90年代尝试用(yòng)基因工程技术对微生物(wù)进行改造，并将其应用(yòng)于含汞废水的治理(lǐ)，取得了较好结果。随后其他(tā)研究者也逐渐将基因工程技术应用(yòng)于不同类型重金属废水的处理(lǐ)，从而使这一领域的研究日趋活跃。基因工程技术应用(yòng)于重金属废水的治理(lǐ)指通过转基因技术，将外源基因转入微生物(wù)细胞中，使之表现出一些野生菌没有(yǒu)的优良遗传性状，从而实现对重金属 Hg、Cu、Cd 等高效的生物(wù)富集。利用(yòng)基因工程处理(lǐ)重金属废水目前尚处于实验研究阶段，真正用(yòng)于工业水平还存在一些问题，如利用(yòng)基因工程菌连续化处理(lǐ)重金属废水就面临难题。
水资源匮乏和环境污染的当今社会，应该对重金属废水处理(lǐ)更加重视，意识到重金属废水处理(lǐ)具有(yǒu)具大意义。应当综合运用(yòng)各种技术来进行处理(lǐ)废水中的重金属，实现水资源和重金属的双重回收，争取最大的利益。
水天蓝环保是一家专业从事环保水处理(lǐ)的高新(xīn)技术企业，主要生产经营各种实验室废水处理(lǐ)设备、水处理(lǐ)树脂、工业水处理(lǐ)、紫外線(xiàn)杀菌器、EDI膜块、进口水泵、滤膜以及配套的工业自动化成套设备。咨询電(diàn)话：0755-23505442
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