高分子重金属絮凝剂在水处理中的研究与应用_吉祥

第35卷第4期2010年12月广州化学GuangzhouChemistryVol.35No.4Dec.2010文章编号：1009-220X(2010)04-0072-06高分子重金属絮凝剂在水处理中的研究与应用高分子重金属絮凝剂在水处理中的研究与应用吉祥，王彩凤，恒芳（中国石油辽阳石化分公司硝酸厂，辽宁辽阳111003）摘要：概述了高分子重金属絮凝剂在废水处理中的应用进展，包括高分子重金属絮凝剂的种类及废水处理的作用机理，并对除浊效果进行了比较。关键词：高分子重金属絮凝剂中图分类号：X703文献标识码：A近年来，随着工业的发展，排入环境中的废水所含重金属离子已成为最重要、最常见的污染物之一[1-2]。某些重金属离子对人体危害性很大。如Pb2+，主要是通过呼吸道和消化道进入人体，随血液循环遍布全身，其中主要分布于肝、肾、脾、胆、脑等器官[3]。研究证明，铅可与体内一系列的蛋白质、酶和氨基酸内的官能团（如巯基）结合，干扰机体许多方面的生化和生理活动[4]。因此随着人们对环境及健康的重视，对水中重金属离子的治理工作日趋紧迫。重金属离子的常规处理方法是采用沉淀法，但药剂用量大，需调整pH值，污泥量多，而且废水中的配位剂会干扰这些离子的沉淀，需预处理去除。所以开发一种简单、高效、实用的重金属处理方法成为热点。而高分子重金属絮凝剂[5]是近年来研究的一种具有重金属捕集功能的新型重金属离子絮凝剂，主要用于处理来自金属的酸洗、电镀、制浆造纸、木材防腐、石油炼制等行业的含铜废水[6]。其主要优点有：1）操作简单，药剂用量少，不需再加其他絮凝剂。2）受pH值的影响小，可在较宽的pH值范围内应用，改变pH值，重金属离子不会从污泥中再次析出，因此无须调节pH值。同时完成了稳定化处理，无二次污染。3）重金属离子去除沉降速度更快，因此尤其适用于水污染突发事故应急处理。同时可缩短处理工艺流程，有利于降低处理工艺的投资费用。4）更重要的是，即使重金属离子以稳定络合物形态存在（如与EDTA、柠檬酸形成络合物等），也能有效地除去。1高分子重金属絮凝剂的作用机理1.1去除重金属离子的机理高分子重金属絮凝剂与重金属废水中的重金属离子反应，生成不溶性重金属螯合物，反应机理如以下反应式所示[以巯基乙酰聚乙烯亚胺（MAPEI）捕集Cu2+的机理为例]。不同的重金属离子与高分子重金属絮凝剂所形成的螯合物结构是不同的，双键S原子上的电子流动性较大，具有较强的给电子效应，从而使得单键S原子可在较大范围内呈现负场，对重金收稿日期：2010-05-28作者简介：吉祥（1983~），男，助理工程师，大学本科学历；主要从事安全工作。DOI:10.16560/j.cnki.gzhx.2010.04.012第4期吉祥等：高分子重金属絮凝剂在水处理中的研究与应用73属阳离子有较强的捕集能力，最终形成稳定的重金属离子螯合物沉淀[7]。PEICOCH2SHCu2+PEICOH2CPEICOCH2SSCu2+PEICOH2CPEICOCH2+4H++PEICOCH2SHCu2+PEICOCH2SHPEICOCH3SCu+PEICOCH2SPEICOCH2S(CH2)N(CH2)2NH(CH2)2NHCCH2SHOn+3nH+(CH2)N+(CH2)2N+H(CH2)2N+HCCH2SHOnHHH反应式反应式反应式SS++41231.2除浊机理由于高分子重金属絮凝剂是在现有高分子絮凝剂基础上研制合成的，所以高分子重金属絮凝剂能依靠高分子的“架桥作用”使水中胶体态的颗粒发生絮凝、沉淀，从而消除浊度[8]。2高分子重金属絮凝剂的应用膨润土具有吸附有机物和阳离子交换能力，而且对环境无毒无害。刘伟等[9]利用膨润土的这一性质于1997年合成了酸性膨润土，并将膨润土与聚丙烯酰胺联合使用来处理含Cu2+、Zn2+、Ni2+等重金属离子的废水，当在适宜的pH范围时，实验效果显著。近年来对各种复合型絮凝剂的研究已越来越受到重视，邵颖等[10]将聚合铝与壳聚糖复合，并利用复合絮凝过程中聚合铝与壳聚糖的相互影响，将其应用于重金属废水处理。通过对比得知，复合后絮凝效果比单一使用聚合铝或壳聚糖更显著，对重金属离子的去除率可达97%以上。2003年迟大明等[11]对EP-110处理含重金属离子的电镀废水作了报道。EP-110是一种人工合成的高分子有机螯合物，实验表明，对不同的重金属离子，最佳的pH值范围也不同，且所需的药剂用量也不同，因此可根据不同的目的来选择所需的pH范围及药剂用量。MHMF（丙烯酰胺）是以高分子絮凝剂（聚乙烯亚胺）为基础，在碱性条件下，用CS置换聚乙烯亚胺分子亚氨基上的活性H原子，生成具有除浊和捕集重金属双重功能的新型絮凝剂——高分子重金属絮凝剂。式4为合成反应方程式。NNH(CH2)2NH2nCS2nN