重金属废水处理工艺及应用探究

重金属废水处理工艺及应用探究重金属废水处理工艺及应用探究【摘要】重金属废水如果直接排放到自然环境中会造成严重的污染，随着科技的进步，我国重金属处理技术取得了很大进展，处理方法也有很多种。本文将对吸附法在重金属废水处理中的应用进行探讨，以促进我国废水处理技术的发展。【关键词】重金属；废水处理；吸附法目前处理重金属废水的方法有吸附法、化学沉淀法、离子交换法、生物吸附法、电化学法、电解法、膜分离法等，各种方法在处理重金属废水方面各有优势。吸附法主要是利用具有高比表面积结构或者特殊官能基团的吸附材料对水中重金属离子进行吸附。吸附法作为传统的重金属废水处理方法具有操作简便、效率高、能耗低、无二次污染、投资费用低等优点，被认为是去除水中重金属最有应用前景的方法。。笔者对吸附法处理重金属废水做一综述。1多孔材料吸附废水中的重金属离子研究多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，其比表面积大，有利于重金属离子的吸附。传统的孔材料主要有活性炭、硅藻土、沸石、海泡石、膨润土、介孔材料等。王泽红等以天然沸石为原料，采用酸、碱、盐改性后用来处理废水中的铅和铜离子，实验结果表明，通过碱改性的沸石对铅和铜的去除能力大为改善，对初始质量浓度100mg/L的铜和铅溶液，其去除率可达99%以上，可以达标排放。谢治民等用FeCl3改性海泡石处理废水中的锑，实验结果表明：铁改性海泡石结构发生了变化，增强了其吸附性能；海泡石对pH有缓冲作用，增加其使用范围；用0.1mol/LNaOH再生后，使用6次，吸附量可达12.5mg/g。实验表明，改性的金属-有机骨架化合物不仅显示很强的吸附亲和力（Kd=4.73×105mL/g）和很高的吸附Hg2+容量（最大吸附量可达714.29mg/g），而且吸附平衡时间短。金属-有机骨架材料因其具有高比表面积和高孔隙率，吸附容量大，是重金属废水处理材料发展的一个方向。2工农业废弃物吸附废水中的重金属离子研究一些工业、农业、矿物加工的废弃物原料来源广泛，价格成本低，处理工艺流程简单，并能以废治废、提高资源回收利用率。这些材料稍微加工或处理就可用于对重金属废水的处理。低费用的工业废弃物主要有粉煤灰、高炉渣、黑液木质素、工业污泥以及农业加工废料如米糠、甘蔗渣、稻壳、麸皮、花生壳等。周利民等考察了粉煤灰对Cd2+和Ni2+的单组分吸附和双组分吸附性能，实验结果表明，粉煤灰可有效吸附水溶液中的Cd2+和Ni2+，去除率随溶液pH的升高而增加，吸附约60min后趋于平衡。粉煤灰对Ni2+的吸附容量高于Cd2+。双组分吸附时，Ni2+和Cd2+之间存在明显的竞争吸附效应；用稀酸进行脱附，脱附实验表明，Cd2+比Ni2+易于脱附，对Cd2+脱附率>60%，对Ni2+脱附率>35%。尹奇德等用改性城市污泥为吸附剂，去除工业电镀废水中的重金属离子Cd（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）。结果表明，pH是影响污泥灰对重金属离子吸附的重要因素，镉（Ⅱ）、镍（Ⅱ）吸附的最佳pH分别为6.0、6.5；当吸附剂最佳质量浓度为10g/L时，Cd（Ⅲ）、Ni（Ⅱ）的吸附容量分别达到1.21、1.02mg/g。张再利等以花生壳为生物吸附剂，通过序批式实验研究了其对Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+的吸附过程，花生壳对这5种金属离子的最大吸附量分别是32.25、7.09、3.82、2.95、2.22mg/g，说明花生壳可用于处理低质量浓度的多种重金属混合废水。尽管这些吸附材料来源广、成本较低，但工业废弃物可能渗出一些有害元素到水中，产生二次污染，吸附剂一旦吸附饱和之后很难回收，难以处置。农业废弃物未经处理即作为吸附剂使用，存在吸附量小，使用过程中增加水体的化学需氧量和总有机碳的问题。而且这些廉价的吸附剂，往往存在吸附率低、使用量大的缺点。3纳米材料吸附废水中重金属离子研究随着纳米科学与纳米技术的发展，它能将当前水处理中存在的问题通过使用纳米吸附剂、纳米催化剂、生物活性纳米颗粒以及纳米结构催化膜等得到解决或者大大改善。纳米材料具有很大的比表面积，是一种优良的吸附剂。多种纳米材料用于重金属吸附，如纳米零价铁、铁氧化物、二氧化钛、二氧化铈、碳纳米管、钛酸纳米管等。一些研究表明，纳米材料在去除水中有毒离子和有机污染物方面显示出比块体材料更高的吸附能力。并且，随着径粒的减少，纳米材料的吸附能力显著增加。例如，Fe3O4纳米晶的粒径从300nm减少到12nm，其去除As（Ⅲ）和As（Ⅵ）的效率以几何数量级增加。纳米材料的吸附能力优于传统的高性能吸附材料，如活性炭、沸石、聚合物离子交换树脂等。为了避免磁性纳米Fe3O4在水溶液中发生氧化和团聚，用腐殖酸修饰的纳米Fe3O4吸附水中的重金属离子，结果显示纳米Fe3O4不仅在自来水、天然水中甚至在酸性或碱性溶液中都很稳定，且吸附能力