二硫代氨基甲酸盐重金属捕集剂对废水中镉捕集的研究

����第33卷第5期2011年05月武�汉�工�程�大�学�学�报J.�Wuhan�Inst.�Tech.Vol.33�No.5May�2011���收稿日期:2010-02-23作者简介:曹阳(1971-),男,湖北黄石人,工程师.研究方向:环境监测.文章编号:1674-2869(2011)05-0038-03二硫代氨基甲酸盐重金属捕集剂对废水中镉捕集的研究曹�阳1,黄�娟1,纪晓红1,马�攀1,2(1..湖北省黄石环境监测站,湖北黄石435000;2.兰州大学生命科学学院,甘肃兰州730000)摘�要:采用二硫代氨基甲酸盐对含镉37.00mg/L的废水进行了镉捕集效果的实验,研究其对废水中镉离子的吸附特性;并考察了时间、加入捕集剂的量、pH值以及多种金属共存条件下对捕集性能的影响.结果表明:每克隔离子加入捕集剂量为40mg,pH值为5~11时处理效果较好,多种金属离子(铜、铅)共存对捕集效果没有明显的影响.37.00mg/L的含镉废水,在pH值为7~9时去除效率可达99.9%以上,处理后废水中镉的浓度能达到国家排放标准.关键词:二硫代氨基甲酸盐;废水;镉;捕集中图分类号:X758���文献标识码:A���doi:10.3969/j.issn.1674�2869.2011.05.0110�引�言长期以来,镉作为原料或催化剂广泛使用于电池制造业[1]、电镀工业、塑料工业等,有色金属采选和冶炼、镉化合物工业更是镉的主要污染源.镉最大的毒害在于它会通过食物链而积累、富积,以致直接作用于人体而引起严重的疾病或促使慢性病的发生.所以含镉废水在排放前必须进行处理,实行达标排放,含隔废物也必须妥善堆放,以免造成土壤水体污染[2].处理含镉废水传统采用的方法是加入石灰乳中和[2],产生重金属氢氧化物沉淀,这种方法不仅成本较高,而且产生了大量的化学污泥[3�4].二硫代氨基甲酸可有效去除各种金属离子[5],以及各种形式共存的重金属离子.二硫代氨基甲酸基的强络合力可直接沉淀化合或络合的重金属离子.其络合物的强稳定性避免了二次污染.所以采用二硫代氨基甲酸盐沉淀取代传统的氢氧化物沉淀处理方法具有显著的社会效益和环境效益.近年来,研究较多的为利用金属捕集剂来处理含重金属离子的废水[6].本实验在前人研究的基础上,通过合成的金属捕集剂,利用其与金属反应生成具有较高稳定性且不溶于水的螯合物的性质,进行了模拟废水中镉的去除实验.�1�实验部分1.1�实验方法在含有单一金属镉的废水中,控制废水的pH值,加入金属捕集剂,搅拌反应一段时间后,静置,待絮体形下沉成后清夜后过滤,用原子分光光度计测定滤液中残存重金属质量浓度.1.2�仪器与试剂WFX�1F2B2原子吸收分光光度计,检出限0�05mg/L;AASZEEnit700原子吸收分光光度计,检出限0.00001mg/L;PHS�25酸度计;THZ-82摇床.配制重金属废水试剂所用试剂为:Cd(NO3)2(分析纯)、Pb(NO3)2(分析纯),CuSO4�5H2O(分析纯)、聚合二硫代甲酸的氨盐.原子分光光度计所用标准溶液取自中国环境监测总站;聚合二硫代甲酸的氨盐溶液的质量浓度约为500mg/L;实验中镉溶液的质量浓度模拟某冶炼厂车间废水最大产生质量浓度37.00mg/L.1.3�实验原理重金属捕集剂为聚合二硫代甲酸的氨盐,活性基团(给电子基团)为二硫代甲酸,因活性基团中的硫原子电负性小、半径较大、易失去电子并易极化变形产生负电场,故能捕集阳离子并趋向成键,生成难溶于水的二硫代氨基甲酸盐.当捕集剂与某一金属离子结合时,均通过其结构中的2个硫原子形成四元环,故形成的化合物为螯合物[7].捕集剂与重金属离子形成共价螯合物,给电子基团在中心离子周围的空间配布决定于金属离子成键轨道的配布角度.捕集剂与价键轨道为dsp2型的金属离子形成平面正方形结构,与价键轨道为sp3的金属离子形成正四面体型结构,与d2sp3型第5期曹阳,等:二硫代氨基甲酸盐重金属捕集剂对废水中镉捕集的研究39�金属离子形成八面体型结构,由于捕集剂与不同价键轨道的金属离子形成张力较小的空间构型,因此捕集剂与金属离子反应生成的螯合物具有较高的稳定性[8].2�结果与讨论2.1�反应时间对Cd处理效果的影响通常情况下反应时间是影响处理效果的一个重要因素[8],本实验通过反应时间的长短来测试捕集剂的捕集效果.实验废水中镉质量浓度为37�00mg/L,捕集剂加入量为0.30mL,水样体积为100mL.pH=6.16(根据某冶炼公司废水中镉的质量浓度和pH值).图1�反应时间对Cd处理效果的影响Fig.1�EffectofreactiontimeonCdremovalrate从图1可知,重金属捕集剂的效果较好,去除率高.随着反应时间的增加,处理后浓度依次降低,去