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處理重金屬廢水的方法范文第1篇

[關鍵詞]重金屬；廢水；處理方法；金屬元素

中圖分類號：X70 文獻標識碼：A 文章編號：1006-0278（2013）02-081-02

一、引言

重金屬廢水是指礦冶、機械制造、化工、電子、儀表等工業生產過程中排出的含重金屬的廢水。重金屬（如含鎘、鎳、汞、鋅等）廢水是對一環境污染最嚴重和對人類危害最大的工業廢水之一，其水質水量與生產工藝有關。廢水中的重金屬一般不能分解破壞，只能轉移其存在位置和轉變其物化形態。處理方法是首先改革生產工藝，不用或少用毒性大的重金屬，在生產地點就地處理（如不排出生產車間）常采用化學沉淀法、離子交換法等進行處理，處理后的水中重金屬低于排放標準可以排放或回用。形成新的重金屬濃縮產物盡量回收利用或加以無害化處理。

二、重金屬污染的現狀

重金屬一般是指密度大于4.5g/cm3、原子序數在24以上的金屬，主要包括銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、錳、汞、鎢、金、銀等。隨著我國國民經濟的快速發展和工業化進程的加快，由重金屬引起的污染日趨嚴重。不但表面水體存在著重金屬的污染，而且城市土壤、農田、濕地中的重金屬含量也超標。以銅離子為例：沈敏等對長江下游沉積物中的Cu進行了全量和醋酸提取態分析，結果表明，Cu的質量分數近年來明顯增加。“等研究了滇池表面沉積物，發現其中Cu的含量高于背景值。Chen等對北京市的30家公園內土壤中所含重金屬Cu的分析表明，綜合污染指數范圍為0.97-9.21。

三、重金屬廢水的來源

重金屬污染主要來自采礦業、冶金、機械加工、表面處理、重工業等。重金屬約有45種，如銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、釩、鈮、鉭、鈦、錳、鎘、汞、鎢、鉬、金、銀等。，而我們常說的重金屬污染是指因人類活動導致環境中的重金屬含量增加并超出正常范圍，并使得環境質量惡化。它對環境不僅有嚴重的危害并且給人類健康帶來影響。很多重金屬的一些價態是劇毒物質，被人食用后會立即引起不良反應甚至死亡。

金屬是人體健康中不可或缺的微量元素，但如果超量就會造成嚴重的后果。近年來，隨著國家經濟的快速發展，城市規模日益變大，廢水的大量排放。水源和土壤中重金屬積累加劇，重金屬污染也越來越嚴重。重金屬離子對水體的污染，由于其不易降解性和毒害性，被定為第一類污染物，環保工作者和科研人員已經把如何減小和消除重金屬危害作為的一大課題。

由于工業的快速發展和城市化進程的加快，越來越多的工礦業廢水、生活污水等未經適當處理就直接排放，從而引起多種水域的重金屬污染，同時也造成土壤污染，以及富含重金屬的大氣沉降物的輸入，在降雨作用下，都使得地下水中重金屬含量急劇升高，引起地下水重金屬污染。重金屬廢水主要來自礦山坑內排水、廢石場淋浸水、選礦廠尾礦排水、有色金屬冶煉廠除塵排水、有色金屬加工廠酸洗水、電鍍廠鍍件洗滌水、鋼鐵廠酸洗排水。以及電解、農藥、醫藥、煙草、油漆、顏料等工業。廢水中重金屬種類、含量以及存在形態隨不同生產種類而異，變化很大。

四、那么重金屬廢水的危害

重金屬廢水是公認的對環境污染最嚴重和對人類危害最大的工業廢水之一，它有三大顯著特點[5-7]。毒性強：一般重金屬產生毒性的范圍在1.0-lOmg/L之間，錫、汞等劇毒重金屬的毒性濃度范圍低至0.001-O.1mg/L。持續性：廢水中的重金屬無論采用何種處理方法都不能使之降解，只能改變其化合價和存在形式。富集性：重金屬經生物可大量富集，例如銅的富集倍數可達上萬倍，這些富集的重金屬通過食物鏈，最終進入人體，嚴重威脅著人體健康。

五、怎么來處理重金屬廢水

重金屬廢水的處理方法可分為兩類：一是使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變成不溶的重金屬化合物或元素，經沉淀和上浮從廢水中去除，可應用中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分離法、離子浮選法、電解沉淀或電解上浮法、隔膜電解法等；二是將廢水中的重金屬在不改變其化學形態的條件下進行濃縮和分離，可應用反滲透法、電滲析法、蒸發法、離子交換法等。

第一類方法應用最廣是中和沉淀法、硫化物沉淀法和電解沉淀法。從重金屬廢水回用的角度看，第二類方法優于第一類，因為用第二類方法處理，重金屬是以原狀濃縮，不需添加任何化學藥劑，可直接回用于生產過程。而用第一類方法，重金屬要借助多次使用化學藥劑，經過多次反復的化學形態的轉化才能回收再利用。一些重金屬廢水如電鍍漂洗水用第二類方法回收，也很容易實現閉路循環。但是第二類方法目前還受到經濟和技術上的一些限制，目前還不適于處理大流量的工業廢水如礦冶廢水。這類廢水仍以化學沉淀為主要處理方法，并沿著有利于回收重金屬的方向改進。

方法一：電解法。

比較廣泛地用于處理含氰的重金屬廢水。以電解氧化使氰分解和使重金屬形成氫氧化物沉淀的方式去除廢水中的氰和重金屬。硫化汞廢渣用電解法處理能高效地回收純汞或汞化物

方法二：上浮法。

廢水中的重金屬氫氧化物和硫化物還可用鼓氣上浮法去除，其中以加壓溶氣上浮法最為有效。電解上浮法能有效地處理多種重金屬廢水，特別是含有重金屬絡合物的廢水。這是因為在電解過程中能將重金屬絡合物氧化分解生成重金屬氫氧化物，它們能被鋁或鐵陽極溶解形成的活性氫氧化鋁或氫氧化鐵吸附，在共沉作用下完全沉淀。廢水中的油類和有機雜質也能被吸附，并借助陰極上產生的細小氫氣泡浮上水面。此法處理效率高，在電鍍廢水處理中往往作為中和沉淀處理后的進一步凈化處理措施。

方法三：離子浮選法。

往重金屬廢水中投加陰離子表面活性劑，如黃原酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、明膠等，與其中的重金屬離子形成具有表面活性的絡合物或螯合物。不同的表面活性劑對不同的金屬離子或同一種表面活性劑在不同的pH值等條件下對不同的重金屬離子具有選擇絡合性，從而可對廢水中的重金屬進行浮選分離。此法可用于處理礦冶廢水。

方法四：離子交換和吸附。

廢水中的重金屬如果以陽離子形式存在，用陽離子交換樹脂或其他陽離子交換劑處理；如果以陰離子形式存在，則用陰離子交換樹脂處理。

活性炭能在酸性（pH值2～3）條件下從低濃度含鉻廢水中有效地去除鉻。含硫活性炭能有效地去除廢水中的汞。活性炭還可用于處理含鋅和銅的電鍍廢水。活性炭能吸附CN-，并在有Cu2+和02存在的條件下使CN-氧化，從而使吸附CN的部位得到再生。

方法五：膜法。

主要有電滲析和反滲透法。電滲析的特點是濃縮倍數有限，須經多級電滲析處理，才能把廢水中有用物質濃縮到可回用的程度。反滲透法用于處理鍍鎳、鍍銅、鍍鋅、鍍鎘等電鍍漂洗廢水。對鎳、銅、鋅、鎘等離子的去除率大都大于99%。因此重金屬廢水通過反滲透處理就能濃縮和回用重金屬，反滲透水（產水）質量好時也可回用。重金屬濃縮產物的無害化處理。

重金屬廢水經處理形成的濃縮產物，如因技術、經濟等原因不能回收利用，或者經回收處理后仍有較高濃度的金屬物未達到排放標準時，不能任意棄置，而應進行無害化處理。常用方法是不溶化和固化處理，就是將污泥等容易溶出重金屬的廢物同一些重金屬的不溶化劑、固定劑等混合，使其中的重金屬轉變成難溶解的化合物，并且加入如水泥、瀝青等膠結劑，將廢物制成形狀有規則、有一定強度、重金屬浸出率很低的固體；還可用燒結法將重金屬污泥制成不溶性固體。

六、展望

現在重金屬水污染越來越嚴重，擺在我們明前的環境問題越來越嚴重，我們應該擺正自己的位置，擔當起為環境做一份自己的努力！

參考文獻：

[1]張建梅.重金屬廢水處理技術研究進展，西安聯合大學學報[J].2003，6（2）：55-59.

處理重金屬廢水的方法范文第2篇

關鍵詞：重金屬污染　反滲透　硫化沉淀　環境效益

一、方案提出的背景和必要性

1.解決我國淡水資源短缺的矛盾

目前我國淡水資源缺乏，污染嚴重，尤其是重金屬對水體造成了嚴重污染，威脅著人類的身心健康。中國屬于缺水國家，人均水資源占有量約為世界第88位，隨著我國人口迅猛增長和工業的高速發展，導致我國缺水矛盾日益突出。而冶煉和采選業所排重金屬廢水對水體造成嚴重污染，進一步加劇了淡水資源缺乏的問題，為了解決淡水資源缺乏的問題，對冶金及采選行業的重金屬污染廢水深度治理及回用迫在眉睫。

2.保護人身健康

重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環境污染，主要由采礦、冶煉、使用重金屬制品等人為因素所致，重金屬污染目前已嚴重影響著人們的健康。以各種化學狀態或化學形態存在的重金屬，在進入環境或生態系統后就會存留、積累和遷移，對動植物及人體造成危害。

3.對提高水環境及大氣環境質量有重要意義

重金屬多為非降解型有毒物質，不具備自然凈化能力，一旦進入環境就很難從環境中去除。我國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質的污染率高達80%，重金屬在水體中積累到一定的限度就會對水體-水生植物-水生動物系統產生嚴重危害，對人體健康造成嚴重威脅。

二、設計方案

目前比較常用的除重金屬的方法如下:

1.化學沉淀法

1.1和中沉淀法：氫氧化物中和沉淀處理方法的依據是重金屬氫氧化物的溶度積。控制pH值，可以對廢水中的重金屬離子進行分級沉淀，實現回收。

1.2硫化物沉淀法：在廢水中投加硫化劑，使Pb2+與S2- 形成硫化物沉淀而去除。與中和沉淀法相比，此方法優點是：鉛的硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，只需加入少量的沉淀劑就可使廢水中鉛離子濃度達到排放標準。

2.氧化還原處理

2.1化學還原法：電鍍廢水中的鉻主要以Cr（VI）離子形態存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr（VI）還原成微毒的Cr（III）后，投加石灰或NaOH產生Cr（OH）3沉淀分離去除。

2.2鐵氧體法：鐵氧體技術是根據生產鐵氧體的原理發展起來的。在含鉻廢水中加入過量的FeSO4，使Cr（VI）還原成Cr（III），Fe2+氧化成Fe3+，調節pH值至8左右，使鐵離子和鉻離子產生氫氧化物沉淀。

3.電解法

電解法處理含鉻廢水在我國已經有二十多年的歷史，具有去除率高、無二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等優點。大約有30多種廢水溶液中的金屬離子可進行電沉積。不過電解法成本比較高，一般經濃縮后再電解經濟效益較好。

4.溶劑萃取分離法

溶劑萃取法是分離和凈化物質常用的方法。由于液-液接觸，可連續操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，并且需要控制適宜的酸堿度。然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。

5.吸附法

吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種有效方法。利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等。

6.離子交換法

離子交換法是在離子交換器中進行，此方法借助離子交換劑來完成，在交換器中按要求裝入不同類型的離子交換劑，重金屬離子的溶液通過交換劑時，交換劑上的離子同水中的重金屬離子進行交換，達到除去水中重金屬離子的目的。

7.生物處理法

利用微生物從溶液中分離金屬離子，但該方法還處于研究階段。

8.電化學法

電化學法是在電場的作用下，金屬電極產生電子形成“微凝劑”（鐵或鋁的氫氧化物），水中的懸浮顆粒、膠體污染物在絮凝劑作用下失穩，脫穩后的污染物顆粒與微絮凝劑之間相互碰撞，結合成大絮體而沉淀。

9.膜分離法

利用特殊的半透膜將溶液隔開，以壓力為驅動力，廢水流經膜面時，其中的污染物被截留，而水分子透過膜，廢水得到凈化。利用膜分離法處理含重金屬廢水的方法有電滲析、反滲透和超濾等方法。用電滲析法處理電鍍工業廢水，處理后廢水組成不變，有利于回槽使用。反滲透法已大規模用于鍍Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金屬廢水處理。膜技術具有高效、無相變、節能、設備簡單、操作方便等優點。適用于處理濃度較低的廢水，截留率較高，處理后的水可以回用。

三、工藝路線選擇設計

工程上必須根據具體的進水水質和處理要求，采用多種方法相結合，才能得到較好的效果。考慮到一般企業現有實際情況為堿中和，很多種重金屬離子都超標。

1.本次設計以下三種工藝路線：

1.1硫化沉淀 + 氧化沉淀 + 精濾 ：企業已經采用石灰中和法除去多種重金屬和硫酸根；如果提標處理工藝采用硫化物沉淀工藝，根據重金屬硫化物的溶度積計算，各種重金屬在溶液中的含量都非常小，只要把金屬硫化物的沉淀物和膠體完全過濾下來，達標就沒有問題。硫化物沉淀工藝之后加入氧化劑，可以除去廢水中的過量硫化劑、把廢水中殘余的As（III）氧化為As（V）經進一步絮凝、沉淀和過濾除去，可以達到《鉛鋅工業污染物排放標準》（GB25446-2010）特殊流域水質標準。

1.2電化學工藝 + 精濾：該法優點是不需要添加任何藥劑，操作易于實現自動化控制。近幾年，電化學重金屬廢水處理技術已成功應用。

1.3微濾 + 反滲透：廢水中重金屬離子基本去除以后，但廢水中含有大量的可溶解性離子，如Ca2+、SO42-、Na+等，硬度很大，該水仍然難以回用。為了能夠使廢水達到回用目的，必須采用反滲透技術進行深度處理，采用兩級反滲透系統的回收率可以達到75%。

綜合考慮本方案選擇工藝路線為：硫化 + 氧化 + 精濾 + 反滲透，目標可基本實現生產廢水零排放。

2.重金水廢水深度處理工藝流程

原企業污水處理站排出廢水流入調節池，然后通過提升泵進入硫化混合、反應池，在混合池加入硫化劑，硫化劑與重金屬發生反應形成沉淀，廢水通過1號絮凝混合池和1號絮凝反應池后進入1號沉淀池。

1號沉淀池清液經自流進入氧化混合、反應池，在混合池加入碳酸鈉和氧化劑。碳酸鈉與水中鈣離子形成CaCO3沉淀，減少后期膜分離的污染；氧化劑的加入可以除去廢水中的過量硫化劑和氰化物、把廢水中殘余的As（III）氧化為As（V）；該廢水通過2號絮凝混合和反應池后進入2號沉淀池。

處理重金屬廢水的方法范文第3篇

關鍵詞：吸附法；重金屬；廢水處理

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A

1 引言

重金屬污染是一個嚴重危害人類健康的環境問題，如重金屬廢水，主要來自礦山、選礦尾礦排水，廢石場淋浸水，有色金屬冶煉廠除塵排水，有色金屬加工廠酸洗水等，隨著工業發展和人類活動的增加，大量含重金屬污染物的工業廢水和城市生活污水排入到江河湖泊，最終危及人類的健康。因此，選擇一個合理的處理方法，對凈化重金屬廢水、提高人類健康是極為重要的。在眾多去除水中重金屬的方法中，吸附法越來越以它簡單、高效的特性凸現出來。吸附劑的吸附原理主要是由于分子中存在著羥基、巰基、羧基等各種活性基團，其與吸附的金屬離子通過形成共價鍵或離子鍵，從而發揮吸附作用。同時在處理廢水過程中，需要找尋新的或研發對Cu2+、Cd2+、Zn2+等重金屬離子有很強吸附能力而對K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-等離子不吸附或弱吸附的吸附劑，其將作為處理廢水的最佳有效材料。筆者針對以上闡述，將對各類吸附劑及影響吸附劑性能的因素進行系統歸納介紹。

2 重金屬廢水的處理方法

目前對于水中重金屬的處理方法[5]主要采用物理化學技術（ 包括化學混凝沉淀及浮選法、溶劑萃取法、離子交換法、電滲析法、膜分離法、吸附法和鐵氧化法等） 和生物技術（ 包括生物吸附法、生物絮凝法和生物修復法等）。在上述幾種重金屬廢水的處理方法中，吸附法以其原理簡單、去除率高等優點而被廣泛應用。吸附劑是廢水中重金屬的主要載體，通過吸附的原理將廢水中的重金屬排除。但對于不同的吸附劑，其對重金屬的吸附能力和特性也各有不同，因此，本文主要從吸附劑的分類及應用，以及影響吸附劑吸附能力的各種因素做以下介紹。

2.1 吸附劑的分類及應用概況

2.1.1 腐植酸類吸附劑

腐植酸類物質具有多種活性基團，如羥基、羧基、甲氧基、醌基等，這些基團的存在及其本身的表面積使其具有很強的吸附性能，廣泛應用于廢水處理中。腐植酸類物質可以絡合金屬離子并有吸附交換作用。用含有腐植酸類物質的泥炭[6]處理含Cu2+的廢水，對Cu2+的吸附率可達88%以上。腐植酸類物質來源廣泛，價格低廉，是一種天然的工業廢水凈化劑。

2.1.2 碳類吸附劑

活性炭是最常用的吸附劑，其吸附過程屬于物理吸附，目前活性炭的種類主要有顆粒活性炭、粉狀活性炭、活性炭纖維、炭分子篩、含碳的納米材料等，其中50%～60%用于廢水的處理[7]。而且活性炭的再生能力較強，重復利用率較高。實踐表明，當被吸附分子直徑小于活性炭孔徑的3～4倍時，吸附能力最強[8]。

2.1.3 礦物吸附劑

粘土礦物具有比表面積大、空隙多、極性強的特性，其對水中重金屬離子的吸附主要是由于其細粒的硅酸鹽礦物具有負電荷結構，具體吸附機理是：通過正負電荷相互吸引，使具有負電荷結構的粘土礦物吸附具有正電荷的重金屬陽離子，加之粘土大的表面積使其吸附能力更加增強。近年來，為提高吸附能力，對粘土類吸附劑的改進研究較多， 有學者采用有機陽離子—四甲銨離子取代粘土中天然可交換的陽離子后，其對Pb2+的吸附能力大大提高。

2.1.4 高分子吸附劑

常用的高分子吸附劑包括離子交換纖維、合成樹脂、殼聚糖及其衍生物等。離子交換纖維是一種新型的高效吸附劑，其中的強酸性陽離子交換纖維對重金屬廢水的處理有重要意義。其常用于凈化含60Co的工業廢水、核電站循環水，以及廢水中鐵、鎂、鈣、鉻、汞等金屬離子，還可以用于純凈水的制備。殼聚糖對金屬離子的吸附機理是：其分子中的羥基、氨基等基團，可通過氫鍵、鹽鍵作用力形成具有類似網狀結構的分子，從而可與大部分金屬離子形成螯合物，起到吸附作用。同時殼聚糖對天然水中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4等離子無吸附作用，因此不影響天然水質，而且具有高效吸附劑的特性。

2.1.5 生物材料吸附劑

農林廢棄物和各種動植物殘體以及多種微生物等，以其低成本、處理效果好等優點作為生物材料受到更多人的青睞，因此生物材料分為活體生物材料和死體生物材料。金屬離子的被動結合，如離子交換等，既可發生在活體生物材料上，也可發生在死體生物材料上。而金屬離子的主動結合則僅發生于活體細胞，由生物體代謝活動引起。但由于金屬離子存在毒性的特點，制約了活體生物材料的廣泛應用[20]。

2.2 吸附劑吸附能力的影響因素

2.2.1 溶液pH值

pH值是影響吸附作用的最主要因素之一。前人[9]在研究各種吸附劑在不同pH值條件下對甲基汞的吸附能力時發現，當 pH值較低時，溶液中的重金屬離子呈陽離子狀態，又由于溶液中H+濃度較高，因此H+的大量存在與重金屬離子的吸附產生了競爭作用，嚴重影響了重金屬離子的有效吸附。因此，較低的pH值不利于吸附劑對重金屬離子的去除；相反，當溶液的pH值升高時，利于吸附劑對重金屬離子的去除作用，因為隨著pH值的升高，吸附劑表面產生更多的負電勢，能夠吸引更多正電荷金屬離子，吸附效果更好[21]。

2.2.2 吸附溫度

有學者[10]研究了溫度變化對沸石吸附Cu（NH3）42+能力的影響，結果表明，吸附量隨溫度的升高而增加；當溫度達到一定值時，吸附量隨溫度的升高而下降。分析原因是由于沸石對Cu（NH3）42+的吸附機理所引起的，其吸附機理既有交換吸附（隨溫度升高離子交換能力增強），又有分子吸附（隨溫度升高吸附能力下降）。吸附能力是根據不同的吸附劑材料在一定的溫度范圍最強。

2.2.3 吸附時間

還有學者研究了吸附時間[11]對重金屬離子吸附率的影響，結果表明，很多吸附劑對重金屬的吸附率隨著吸附時間的延長而增大，但當吸附時間延長到6h后，吸附劑對重金屬的吸附率變化不明顯，說明此時吸附狀態已接近達到飽和，因此6h為吸附劑吸附能力的臨界點。但是同樣存在吸附解析的現象，需要通過實驗求證不同吸附劑的吸附平衡時間，吸附時間（吸附材料與廢水接觸時間）并非越長越好。

2.2.4 重金屬離子初始濃度

有學者[12]研究了重金屬離子在廢水中的初始濃度對其吸附效果的影響，結果表明，吸附劑對重金屬離子的吸附率隨離子初始濃度的增大而減小，提示當金屬離子濃度較高時，應增加吸附劑的用量才能獲得滿意的吸附效果。并且發現，在重金屬的吸附過程中存在著平衡吸附，平衡吸附量隨金屬離子初始濃度的增加而增大，這是由于隨著離子初始濃度的增大而使吸附質離子的數量增多，導致吸附平衡向減少吸附質離子的方向移動。

2.2.5 吸附劑的比表面積

前人的研究結果提示，表面積大的粉狀泥的吸附能力強于顆狀泥；比表面積大的多孔質沸石對Pb2+、Cu2+、Zn2+的去除能力較普通沸石強。因此，增大吸附劑的比表面積有利于對重金屬離子的吸附。

3 結語

重金屬廢水是廢水的主要種類，重金屬的存在嚴重危害著人們的健康，因此重金屬廢水的處理勢在必行。重金屬離子在廢水中的存在形式非常復雜，單一的處理方法往往不能滿足凈化的要求，要采取綜合的治理方法以求達到最好的凈化效果[13～17]。本文討論了吸附法在重金屬廢水處理中的應用，對于吸附劑的選擇是處理重金屬廢水的難點與重點，因此，開發研究高效吸附劑是目前廢水處理研究人員最為關心的問題，采用新技術，以開發出更加高效、低毒且可重復利用的吸附劑是廢水處理研究人員致力的目標。納米材料是新技術的熱點，其與普通材料相比，具有更高的表面能、更大的表面積和比表面積，因此納米材料在制備高效吸附劑方面體現出巨大的優勢[18，19]，納米材料吸附劑的發展與應用創造了廢水處理的新紀元，目前，最具有代表性的納米材料吸附劑是層柱粘土納米復合材料吸附劑。同時生物技術用于廢水中重金屬的去除也是目前重金屬廢水處理的發展趨勢，采用傳統的回收或修復技術從廢水和被污染的地下水中去除放射性元素、重金屬等有害成分，其費用高昂，而生物材料具有成本低、污染小的特點，因此采用天然的生物材料作為吸附劑用于重金屬廢水的處理顯現出巨大優勢。吸附法在重金屬廢水的處理中早有應用，是一種重要的化學物理方法，為人類生存環境的改變做出了巨大貢獻，但吸附劑的高昂價格又嚴重制約了吸附法的廣泛應用，因此研究開發高效、低廉、無毒的吸附劑勢在必行，也是環保工作者不容忽視且需重點考慮的問題。

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處理重金屬廢水的方法范文第4篇

關鍵詞：重金屬廢水；方法；進展；趨勢

收稿日期：2012-02-01

作者簡介：高長生（1985―），男,黑龍江雞西人,助理工程師,主要從事油氣田環境監測、數據分析處理、綜合評價、環境保護研究等工作。

中圖分類號：X703.1

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2012)02-0132-03

1 引言

隨著工業化進程加快,大量含有重金屬的工業廢水和城市生活污水排放到環境中,對大氣、土壤和水環境造成了嚴重污染。重金屬廢水主要含有砷、汞,鉛、銅、鋅、鉻、鎳等元素,大多數來源于電鍍、冶金、礦山、石油化工等行業,重金屬廢水具有毒性強、持久性、不可降解性等特點,這些重金屬在水體中可通過食物鏈影響動植物生長最終威脅人類健康。水體重金屬污染已成為當今主要的環境問題之一,因此如何無害化處理好重金屬廢水已是當前亟待解決的工作,現階段無害化處理重金屬廢水的方法可分為三類:物理法,包括膜分離法、吸附法、溶劑萃取法、離子交換法、蒸發濃縮法等；化學法,包括化學沉淀法、電化學法；生物法,包括生物修復法、生物絮凝法、生物吸附法。

2 重金屬廢水處理方法

2.1 物理法

2.1.1 膜分離法

膜分離技術使用一種特殊的半透膜,在外界推動力作用下,使溶液中一種溶質和溶劑滲透出來,從而達到分離的目的。根據膜的不同,可以分為電滲析、反滲析、液膜、超濾等。目前反滲透和超濾膜在電鍍廢水中已廣泛應用。

液膜分離技術是將萃取和膜過程結合的一種高效分離技術,萃取與反萃取同時進行,是分離和濃縮金屬離子的有效方法。其中支撐液膜在處理重金屬廢水,提取稀有、貴重金屬離子,如提取鉑、鎵、銦等方面具有低耗能、低成本等、效率高等特點,具有廣闊的應用前景。將膜技術與其他技術工藝有機結合起來處理重金屬廢水將是未來的發展方向。某蓄電池材料有限公司主要從事廢舊鉛酸蓄電池的回收和鉛基合金、電解鉛的生產,其廢水處理系統采用混凝沉淀/膜處理組合工藝,進一步確保出水水質達標。半年多的實際運行表明：該工藝運行穩定,出水水質達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)的一級排放標準,并實現了回用(回用率)70% 。

2.1.2 吸附法

吸附法是利用吸附劑吸附廢水中重金屬的一種方法,其中吸附法被認為是去除痕量重金屬有效的方法。常用的吸附劑有活性炭、沸石、硅藻土、凹凸棒石、二氧化硅、天然高分子及離子交換樹脂等。其中天然沸石吸附能力最強,也是最早用于重金屬廢水處理的礦物材料。

納米FeO是一種有效的脫鹵還原的納米材料。與常規的顆粒鐵粉相比,納米FeO顆粒有粒徑小、易分散、比表面積大,表面吸附能力強,反應活性強,還原效率和還原速度遠高于普通鐵粉的特點。納米FeO除了可以高效還原有機氯代物以外,其對Cr6+、Pb2+和As3+等多種重金屬同樣表現出良好的處理效果。

負載型納米FeO主要是利用負載物(如聚合物、硅膠、沙子和表面活性劑等)在固液表面的吸附作用,能在顆粒表面形成一層分子膜阻礙顆粒間相互接觸,同時增大了顆粒之間的距離,使顆粒之間接觸不再緊密。與普通納米FeO相比,負載型納米FeO不僅對水體中的重金屬和有機污染物有更高的去除效率,而且其重復利用性和穩定性也優于一般納米FeO。Ponder等利用聚合松香負載納米FeO去除水中的Cr6+和Pb2+,結果表明：負載型納米FeO 的去除率不僅比投加量高3.5倍的普通鐵粉高近5倍,而且也略高于無負載納米FeO的去除率。

凹凸棒石又稱坡縷石,是一種2∶1(TOT)型層鏈狀海泡石族的含水富鎂、鋁的硅酸鹽黏土礦物,其晶體化學式:Mg5(H2O)4［Si4O10］2(OH)2,它比表面積大、吸附性能良好、來源廣、成本低、儲量豐富,但是目前國內應用凹凸棒石吸附處理重金屬廢水還處在研究階段,凹凸棒石黏土吸附金屬離子的種類有待擴寬。黃德榮等用吸附混凝法,將凹凸棒石黏土和混凝劑連用治理含鋅電鍍廢水,Zn2+的去除率高達99.8%以上。同時,凹凸棒石粘土含有大量的結構羥基,如Si-OH、Mg-OH和A1-OH等。由于其結構中存在著A13+對Si4+及Al3+,Fe2+對Mg2+等類質同晶置換現象,故晶體中含有不定量的Na+,Ca2+,Fe3+和A13+等,各種離子替代的綜合結果是凹凸棒石常常帶少量的永久性的負電荷,因此凹凸棒石具有很強的物理和化學吸附能力。

離子交換樹脂法是一種應用廣泛的方法,樹脂中含有的氨基、羥基等活性基團可以與重金屬離子進行螯合、交換反應,從而去除廢水中重金屬離子的方法,同時還可以用于濃縮和回收溶液中痕量的重金屬,其優點是樹脂具有可逆性,可通過再生重復使用,且交換選擇性好,缺點是價格昂貴。因此研究和選擇成本低、選擇性高、交換容量大、吸附-解吸過程可逆性好的離子交換樹脂,對于處理重金屬廢水有著重要意義。

2.2 化學法

2.2.1 化學沉淀法

化學沉淀法是指向重金屬廢水中投放藥劑,通過化學反應使溶解狀態的重金屬生成沉淀而去除的方法。包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法等。中和沉淀法應用比較廣泛,向重金屬廢水中投放藥劑(如石灰石)使廢水中重金屬形成沉淀而去除。化學沉淀法處理重金屬廢水具有工藝簡單、去除范圍廣、經濟實用等特點,是目前應用最為廣泛的處理重金屬廢水的方法。

2.2.2 電化學法

電化學法是應用電解的基本原理,使廢水中重金屬離子在陽極和陰極上分別發生氧化還原反應,使重金屬富集,從而去除廢水中重金屬,并且可以回收利用。

高壓脈沖電凝法(HVES)是采用高電壓小電流,系運用電化學原理,將電能轉為化學能,對廢水中有機或無機物進行氧化還原、中和反應。通過凝聚、沉淀、浮除將污染物從水體中分離,從而有效地去除廢水中的Cr6＋、Ni2＋、Cu2＋、Zn2＋、Cd2＋、CN-、油、磷酸鹽以及COD、SS與色度。該方法操作方便、反應迅速,可去除的污染物廣泛、無二次污染、經濟實用，在國外電化學技術被稱為“環境友好技術”。李宇慶等采用高壓脈沖電凝－Fenton 氧化工藝處理制藥廢水,研究表明在pH值為4左右、極板間距為20mm電流強度為10A、高壓脈沖電凝反應時間為45min、H2O2投加量為4mL/L、Fenton氧化時間為60min時,對CODCr去除率為為36.5%～39.2%,廢水m(BOD5)/m(CODCr)從0.13提高到0.37,可生化性大大提高,為后續處理達標排放奠定了基礎。

微電解-生物法是利用廢鐵屑對電鍍廢水進行預處理,使大部分的Cr6+在較短時間內轉化為Cr3+,同時使廢水的pH值上升2～3,然后將廢水加入到生物反應器中通過生物作用將廢水中剩余的重金屬離子去除,達到凈化電鍍廢水的目的。通過與生物法的結合,提高了此種技術對廢水凈化的效率。該方法結合了氧化還原、絮凝、吸附作用,協同性強、綜合效果好、操作簡便,運行費用低。但是,由于電解裝置經一段時間的運行后,會大大降低了處理效果,必須開發新型的處理裝置以彌補這一缺陷；另外在運行過程中表面沉積物易于使電極產生鈍化,降低處理效果,因此,操作條件的優化和各種助劑、催化劑的研制、選用、配比很重要。針對目前微電解法存在的問題以及工程應用的要求,可以將微電解法和化學法、生物法以及其它方法結合起來,充分利用各種方法的優點,研究出新型的工藝,來解決實際應用過程中所存在的問題。

電去離子技術(EDI,electrodeionization),是將離子交換樹脂填充在電滲析器的淡水室中從而將離子交換與電滲析進行有機結合,在直流電場作用下同時實現離子的深度脫除與濃縮,以及樹脂連續電再生的新型復合分離過程。該方法既保留了電滲析連續除鹽和離子交換樹脂深度除鹽的優點,又克服了電滲析濃差極化所造成的不良影響,且避免了離子交換樹脂酸堿再生所造成的環境污染。所以,無論從技術角度還是運行成本來看,EDI都比電滲析或離子交換更高效。但同時處理過程中也不同程度存在膜堆適用性差,過程運行不夠穩定,易形成金屬氫氧化物沉淀等問題。隨著研究的不斷深入,上述問題將逐步解決,EDI也將成為一種很有發展潛力的重金屬廢水處理技術。

2.3 生物法

2.3.1 植物修復法

植物修復法是指利用高等植物通過吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量,以達到治理污染、修復環境的目的。該方法實施較簡便、成本較低并且對環境擾動少。但是治理效率較低,不能治理重度污染的土壤和水體。Rai和Dwivedi等調查發現水蕹(Ipomea aquqtica)是一種很好的蓄積植物,該植物最大可以蓄積Cu:62,Mo:5,Cr:13,Cd:11,As:0.05μg/g DW。Bareen和Khilji研究表明,長苞香蒲90d后也可以去除底泥中42%Cr,38%Cu和36%Zn。

2.3.2 生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉淀的一種除污方法。目前已開發出具有絮凝作用的微生物有細菌、霉菌、放線菌、酵母菌和藻類等共17個品種,而對重金屬有絮凝作用的只有12個,陳天等從多種微生物中提取殼聚糖為絮凝劑回收水中Pb2+、Cr3+、Cu2+等重金屬離子。在離子濃度是100mg/L的200mL廢水中加入10mg殼聚糖,處理后Cr3+、Cu2+濃度都小于0.1mg/L,Pb2+濃度小于1mg/L,處理效果十分明顯。

2.3.3 生物吸附法

生物吸附法是利用生物體本身的化學結構及成分特性來吸附溶于水中的金屬離子,再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。該方法在低濃度下,選擇吸附重金屬能力強,處理效率高,操作的pH值和溫度范圍寬,易于分離回收重金屬,成本低等特點。同時還可從工業發酵工廠及廢水處理廠中排放出大量的微生物菌體,用于重金屬的吸附處理。蔣新宇等用毛木耳(Auricularia polytricha)子實體為生物吸附材料,通過對起始pH值、反應時間、重金屬濃度這3個因素對毛木耳子實體吸附Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的研究,結果表明最適起始pH值為5,pH值是影響毛木耳子實體吸附重金屬離子的主要因素。其中在10mg/L重金屬濃度下,毛木耳子實體對Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附率分別為94.12%、96.22%、99.94%、99.19%,在吸附達到平衡以前,毛木耳子實體對Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+最大平衡吸附量分別為10.09、8.36、23.57和3.64mg/g,而對Pb2+的吸附量最大。因此毛木耳子實體是很有發展潛力的重金屬廢水處理技術。

3 結語

上述各種處理重金屬廢水的方法有很多優點,但是存在技術、經濟效益和環境保護等問題,為了滿足日益嚴格的環保要求,對于研發新技術勢在必行。重金屬廢水水質復雜,金屬種類繁多,加強各種處理技術的綜合應用,將處理后的重金屬充分回收、廢水回用,以達到經濟效益和環境效益相統一,將是今后重金屬廢水處理技術的發展趨勢。

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處理重金屬廢水的方法范文第5篇

關鍵字： 電鍍重金屬；廢水治理技術；現狀及展望

中圖分類號：X702 文獻標識碼：A

引言

電鍍是利用化學和電化學方法在金屬或在其它材料表面鍍上各種金屬。電鍍技術廣泛應用于機器制造、輕工、電子等行業。電鍍廢水水質較復雜，電鍍廢水中含有鉻、鋅、銅、鎳、鎘等重金屬離子以及酸、堿、氰化物等具有很大毒性的雜物。電鍍廢水成分復雜，污染物可分為無機污染物和有機污染物兩大類,水質變化幅度大，且電鍍廢水毒性大，含有大量的重金屬離子，若不經處理直接排放會對周邊水體造成極大的污染。

1.電鍍重金屬廢水治理技術的現狀

1.1傳統的電鍍廢水處理方法有：化學法，離子交換法，電解法等。但傳統方法處理電鍍廢水存在如下問題：

1.1.1成本過高——水無法循環利用，水費與污水處理費占總生產成本的15%~20%;

1.1.2資源浪費——貴重金屬排放到水體中，無法回收利用;

1.1.3環境污染——電鍍廢水中的重金屬為“永遠性污染物”，在生物鏈中轉移和積累，最終危害人類健康。

1.1.4化學沉淀法

化學沉淀法是使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶于水的重金屬化合物的方法,包括中和沉淀和硫化物沉淀等、該法是一種較為成熟實用的電鍍廢水處理技術,且處理成本低,便于管理,處理后廢水可達標排放。

1.1.5中和沉淀法、在含重金屬的廢水中加入堿進行中和反應,使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀形式加以分離、中和沉淀法操作簡單,是常用的處理廢水方法。

1.1.6硫化物沉淀法、加入硫化物使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀而除去的方法、與中和沉淀法相比,硫化物沉淀法的優點是:重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低,反應PH值在7-9之間,處理后的廢水一般不用中和,處理效果更好、但硫化物沉淀法的缺點是:硫化物沉淀顆粒小,易形成膠體,硫化物沉淀在水中殘留,遇酸生成氣體,可能造成二次污染。

1.2氧化還原處理

1.2.1 化學還原法

電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH產生Cr(OH)3沉淀分離去除。化學還原法治理電鍍廢水是最早應用的治理技術之一，在我國有著廣泛的應用，其治理原理簡單、操作易于掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。

應用化學還原法處理含Cr廢水，堿化時一般用石灰，但廢渣多；用NaOH或Na2CO3，則污泥少，但藥劑費用高，處理成本大，這是化學還原法的缺點。

1.2.2 鐵氧體法

鐵氧體技術是根據生產鐵氧體的原理發展起來的。在含Cr廢水中加入過量的FeSO4，使Cr6+還原成Cr3+, Fe2+氧化成Fe3+，調節pH值至8左右，使Fe離子和Cr離子產生氫氧化物沉淀。通入空氣攪拌并加入氫氧化物不斷反應，形成鉻鐵氧體。其典型工藝有間歇式和連續式。鐵氧體法形成的污泥化學穩定性高，易于固液分離和脫水。鐵氧體法除能處理含Cr廢水外，特別適用于含重金屬離子的電鍍混合廢水。我國應用鐵氧體法已經有幾十年歷史，處理后的廢水能達到排放標準，在國內電鍍工業中應用較多。

鐵氧體法具有設備簡單、投資少、操作簡便、不產生二次污染等優點。但在形成鐵氧體過程中需要加熱(約70oC)，能耗較高，處理后鹽度高，而且有不能處理含Hg和絡合物廢水的缺點。

1.2.3 電解法

電解法處理含Cr廢水在我國已經有二十多年的歷史，具有去除率高、無二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等優點。大約有30多種廢水溶液中的金屬離子可進行電沉積。電解法是一種比較成熟的處理技術，能減少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金屬，已應用于廢水的治理。不過電解法成本比較高，一般經濃縮后再電解經濟效益較好。

近年來，電解法迅速發展，并對鐵屑內電解進行了深入研究，利用鐵屑內電解原理研制的動態廢水處理裝置對重金屬離子有很好的去除效果。

另外，高壓脈沖電凝系統(High Voltage Electrocagulation System)為當今世界新一代電化學水處理設備，對表面處理、涂裝廢水以及電鍍混合廢水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有顯著的治理效果。高壓脈沖電凝法比傳統電解法電流效率提高20%—30%；電解時間縮短30%—40%；節省電能達到30%—40%；污泥產生量少；對重金屬去除率可達96%一99%[3]。

2.電鍍重金屬廢水治理技術展望

隨著全球可持續發展戰略的實施，循環經濟和清潔生產技術越來越受到人們關注。電鍍重金屬廢水治理從末端治理已向清潔生產工藝、物質循環利用、廢水回用等綜合防治階段發展。未來電鍍重金屬廢水治理將突出以下幾個方面：

2.1貫徹循環經濟、重視清潔生產技術的開發與應用；提高電鍍物質、資源的轉化率和循環使用率；從源頭上削減重金屬污染物的產生量，并采用全過程控制、結合廢水綜合治理、最終實現廢水零排放。

2.2電鍍重金屬廢水的處理技術很多，其中生物技術是具有較大發展潛力的技術，具有成本低、效益高、不造成二次污染等優點。隨著基因工程、分子生物學等技術的發展和應用，具有高效、耐毒性的菌種不斷培育成功，為生物技術的廣泛應用提供了有利條件。對于已經污染的、范圍大的外環境，可采用植物修復技術治理，在治污的同時，不僅美化了環境，還可以獲得一定的經濟效益。

2.3綜合一體化技術是未來電鍍廢水治理技術的熱點。電鍍廢水種類繁多，各種電鍍工藝差異很大，僅使用一種廢水治理方法往往有其局限性，達不到理想的效果。因此，綜合多種治理技術特點的一體化技術應運而生。

3.結語

綜上所述，雖然化學法、物理化學法、生物化學法都可以治理和回收廢水中的重金屬，但通過生物化學法處理重金屬污水成本低、效益高、容易管理、不給環境造成二次污染、有利于生態環境的改善。但生物化學法也有一定的局限性，無論是植物還是微生物，一般都具有選擇性，只吸取或吸附一種或幾種金屬，有的在重金屬濃度較高時會導致中毒，從而限制其應用。盡管如此生物化學法的研究和發展仍有廣闊前景，許多學者通過基因工程、分子生物學等技術應用，使生物具有更強的吸附、絮凝、整治修復能力。我們應該充分利用自然界中的微生物與植物的協同凈化作用，并輔之以物理或化學方法，尋找凈化重金屬的有效途徑。

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