用硫化物矿物处理电镀厂废水技术研究_贾建业

用硫化物矿物处理电镀厂废水技术研究贾建业1)潘兆橹2)谢先德1)吴大清1)兰斌明3)王建成4)(1—中国科学院广州地球化学研究所,广州510640;2—中国地质大学,武汉430074;3—西安工程学院,西安710054;4—辉县市地矿局,辉县453600)主题词重金属离子硫化物磁黄铁矿电镀厂工业废水处理技术提要大多数环境工程材料是通过表面作用(吸附或共沉淀)来清除水中的有毒有害物质的,这就要求材料本身具有高表面活性。在搞清硫化物固/液界面行为机理的基础上,本文采用高表面活性的硫化物作为吸附剂,以重金属污染大户———电镀厂的酸性废水作为处理对象,研制了一种低成本、高效益、以废治废、简便易行的重金属污染物处理技术———硫化物矿物※鼓气搅动※CaO调pH值。废水经处理后,完全可以达到国家规定的排放标准。该技术的研制,对保护和净化环境具有重要的现实意义,同时具有广阔的应用前景。1引言在高度集中的现代化大工业情况下,工业生产排出的废水对周围环境的污染日益严重。重金属污染就是把含重金属的工业废水排入江河湖海,直接对渔业和农业产生严重影响,同时直接或间接地危害人体健康。而且,重金属是一种永久性的污染物,它能在人体和生物体内积累,且无法被微生物降解。因此,去除重金属离子是水处理技术中的重要而迫切的课题之一。目前,我国面临的局面是,重金属污染越来越严重,而水处理技术和方法却陈旧落后,或者是成本高,难以推广。例如,《中国地质矿产报》(1996年11月12日)和《环境科学学报》[1～3]曾多次报道:含毒废水污染湘江,污染物主要是Hg、Cd、Pb、As、Cr等重金属元素。仅株州霞湾一处排污口,每天就有近20万吨含大量重金属和硫酸的废水排入湘江,长沙、湘潭等几个城市河段的水质均降到四至五类标准。《环境科学研究》也载文[4]报道:作为中华民族母亲河的黄河水系目前污染物已达百余种,重金属排放量日益增加,主要超标元素是Hg、Cr等,重金属污染已成为黄河水质不可忽视的问题。目前,重金属废水的处理方法种类繁多,主要有沉淀法、电解法、铁氧体法、离子浮选法、反渗透法、电渗析法、离子交换法、蒸发浓缩法等[5],但普遍存在设备繁、造价高和不易推广的问题。所以,研究低成本、高效益、简便易行的重金属污染物处理技术,是目前国内外环境保护领域中的大事,对保护和净化环境具有重要的现实意义。第18卷第4期岩石矿物学杂志Vol.18,No.41999年12月ACTAPETROLOGICAETMINERALOGICADec.,1999本文得到国家自然科学基金(编号:49872017)、中国科学院王宽诚博士后奖励基金和广东省博士后科学基金联合资助第一作者简介贾建业,男,1956年生,博士后,副教授,主要从事矿物材料和矿物表面研究。收稿日期1999-03-22,改回日期1999-05-24笔者通过大量实验研究[6],并结合国外的研究成果[7～11],基本搞清了重金属离子在硫化物与溶液界面间的行为机理。即在固液交互作用(Solid-LiquidInteraction)过程中,硫化物与重金属离子间并非简单的物理吸附,而是硫化物表面羟基化和微溶先导致溶液pH值的改变,对Cr6+而言,还发生了离子反应(氧化还原),于是造成了较多的吸附位,使其本身显示出较高的表面活性,继而随重金属离子种类的不同发生不同类型的表面反应。若要除去废水中的重金属离子,使其达到国家规定的排放标准,还需要结合废水的情况,制定出具体的处理技术与工艺,这正是本文要解决的问题。2废水处理技术2.1废水化学成分电镀废水是重金属废水治理的重点对象。它主要分为铬槽废水和清洗废水两种,从排放量看,两者相近,但化学成分明显不同。本次试验所用废水采自中国人民解放军一★★一厂电镀分厂,为电镀行业最常见的镀铬废水。废水化学成分(表1)由西安工程学院测试中心采用原子吸收分光光度计测定,分析精度为0.1×10-6～0.5×10-6。由表1可见,铬槽废水的化学成分比较简单,以Cr6+为主。清洗废水的成分相对复杂,呈现高Cr3+和高Cu2+、Zn2+的特点。其中大量的Cr3+来自镀件的镀层,而Cu2+、Zn2+等则来自镀件材料本身。另外,因主要用酸清洗,故清洗废水呈酸性。表1试验用电镀废水的化学成分Table1Chemicalcompositionofelectroplatesewagewater废水类型pH浓度/(mg·L-1)CrTCr6+Cr3+Cu2+Ni2+Zn2+电镀清洗废水1.694.6610.2484.42230.0041.0087.00电镀铬槽废水6.812.4311.381.050.080.090.17注:CrT为总铬。2.2处理工艺流程及其工作条件参数根据废水成分特征,作者选用酸度较大、成分复杂的电镀清洗废水作为研究制定处理工艺的试