重金属螯合剂在含铜 废水 处理中的应用

第23卷第4期2003年12月西安科技学院学报JOURNALOFXI’ANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYVo1．23DecNo42003文章编号：1671—1912(2003)04—0421—04重金属螯合剂在含铜废水处理中的应用郭晓滨，李晓池，王晓刚(西安科技学院材料工程系．陕西西安710054)摘要：对重金属螯舍剂(EPl10)处理印制电路板含铜废水进行了应用研究，讨论了pH值、EP110投加量、反应时间、助凝剂APC或PAC或PFS投加量及废水铜离子含量对处理结果的影响。试验结果表明，在pH值为3～13、EP110投加量大于水中C含量7倍(质量比)、反应时间约为15rain及投加少量PAC／PFS的条件下，可以使处理水中Cu含量低于0．5mg／L的国家允许排放标准；采用该方法处理印制电路板低铜含量的含铜废水优于采用传统的化学处理法。关键词：重金属螯合剂；印制电路板；含铜废水；废水处理中图分类号：X76文献标识码：A0引言在印制电路板生产过程中，有大量会对环境和人类造成危害的含铜废液及废水产生。由于废液中铜含量很高，有很好的回收价值，故含铜废液多被当地回收站回收集中处理。而低铜含量的含铜废水，由于其数量大、铜含量低，只能在生产厂家就地处理，达标排放。去除或降低废水中重金属离子(包括铜离子)含量的方法有化学处理法、离子交换法、电解法、吸附法、反渗透法、电渗析法、蒸发浓缩法及生物处理法等多种J，但是由于经济方面的原因，在印制电路板含铜废水处理中传统上常使用化学处理法，包括在一定条件下，重金属离子与OH一反应生成难溶于水或微溶于水的氢氧化物沉淀的中和沉淀法及与S一反应生成不溶于水的金属硫化物沉淀的硫化物沉淀法等。在应用实践中发现，中和沉淀法和硫化物沉淀法有一定的缺陷，首先中和沉淀法对铜离子的处理需要在pH>11时实现，要处理大量低铜离子含量废水，改变pH值所需要的药剂量较大，经济上不合理。其次，在印制电路板生产过程中为提高产品的加工精度，添加的精细化工品品种越来越多，其中部分化工品可以和废水中的铜离子反应生成中和沉淀法无法处理的络合物，尽管有可能采用硫化物沉淀法处理这些络合物，但在工业实践中，已经发现采用硫化物沉淀法生成的硫化物沉淀粒度很小，难以分离去除。近年来，人们发现可以采用高分子有机螯合剂与废水中的多种金属离子发生螯合反应，生成稳定且不溶于水的金属螯合物来除去废水中的重金属离子，使处理水达到国家废水排放标准【引。笔者采用重金属螯合剂(EP110)处理印制电路板含铜废水，克服了传统化学处理法的不足。沉淀物稳定性高，处理水中铜含量远低于采用传统方法，特别对低铜含量废水处理，处理费用低，有很好的应用前景。1重金属螯合剂(EP110)的捕集螯合机理EP110作为高分子有机螯合剂，其基本结构是：R：—卜一R：‘I。】C—SNaIIS收稿日期：2002一ll一28作者简介：郭晓滨(1957一)，男．陕西西安人，硕士，讲师，研究方向为精细化工品及其应用维普资讯http://www.cqvip.com422西安科技学院学报2003生活性基团(给电子基团)称之为二硫代氨基，当其与某一金属离子形成螯合物时，均是通过其中的2个硫原子形成四节环。反应方程式为2R，＼N一sM2+Nc／S＼M／s＼＼C—：a+R；／R'／％S／＼S／＼R：M是二价金属离子，可以是Cu，Pb，Cd，Zn等金属离子。EP110与重金属离子(Cu，Pb，Cd，Zn，Ni等)形成共价键型螯合物，并且其与不同金属键价轨道的金属离子可以形成张力较小的空间结构【。例如，EP110与dsp3型金属离子(如Cuz，Ni2，pb2等)形成平面立方型结构；与sp型金属离子(如Zn，Cd等)形成四面体型结构；与dzsp型金属离子(如Fe，Fe，Cr¨，Co等)形成八面体型结构。所以EP110与金属离子反应生成的螯合物具有极高的稳定性，这一点通过试验也获得了验证。2重金属螯合剂(EP110)处理印制电路板含铜废水工艺流程图1为连续操作含铜废水处理工艺流程。首先调节pH值至适当范围，然后投加EP110，搅拌使其和废水中的Cu发生反应，再投加助凝剂及高分子絮凝剂加速凝聚。含沉淀物废水排入沉淀器进行泥水分离，淤泥压滤，清液调节pH=6．0～9．0，排放。对于间歇操作，将投加EPl10，助凝剂及高分子絮凝剂安排在一个处理槽内，仅需按工艺要求依次加入，然后排入沉淀器。后续过程同前。3EP110处理药剂处理印制电路板含铜废水试验3．1试验仪器与材料便携式pH计、原子吸收光谱仪、6联搅拌器、烧杯、滤纸等；EP110药剂(10％)、聚合氯化铝PAC(5％)、聚合硫酸铁PFS(10％)、阴离子PkdVl(0．05％)。试验用非络合含Cu废水，采用印制电路板生产过程中非络合废液