絡(luò)合重金屬?gòu)U水處理技術(shù)的研究

袁寶

摘 要：絡(luò)合重金屬?gòu)U水內(nèi)存在諸多的污染物，毒性較強(qiáng)，具有致癌效果。在進(jìn)行去除絡(luò)合態(tài)的重金屬離子期間，其困難度是明顯較高的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出游離態(tài)的重金屬離子，如果僅應(yīng)用單純的加堿中和沉淀法，很不容易得到最佳的成效。當(dāng)前，研究絡(luò)合重金屬?gòu)U水處理技術(shù)已經(jīng)是社會(huì)上普遍關(guān)注的焦點(diǎn)內(nèi)容，伴隨著科技的不斷發(fā)展，在這一方面上也在不斷的進(jìn)步著。本文對(duì)于研究絡(luò)合重金屬?gòu)U水處理技術(shù)的進(jìn)展情況進(jìn)行探究，提供給實(shí)踐工作有價(jià)值的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：絡(luò)合重金屬；廢水處理技術(shù)；研究進(jìn)展

絡(luò)合重金屬?gòu)U水具有非常廣泛的來(lái)源，同時(shí)處理上也具有極高的難度，能夠給周圍環(huán)境造成非常深重的影響，所以已經(jīng)成為了環(huán)保方面重點(diǎn)以及難點(diǎn)問(wèn)題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，應(yīng)用到大量的絡(luò)合劑，而且絡(luò)合劑種類繁多，使得處理廢水成分越來(lái)越陷入更高的困境之中。絡(luò)合態(tài)重金屬并非單純重金屬離子形式存在著，其能夠同酒石酸、檸檬酸以及EDTA等等物質(zhì)產(chǎn)生穩(wěn)定絡(luò)合物，所以給良好的清除構(gòu)成極大的困難。下面對(duì)于當(dāng)前常應(yīng)用的相對(duì)先進(jìn)的處理絡(luò)合重金屬?gòu)U水技術(shù)展開(kāi)闡述，為了不斷的優(yōu)化絡(luò)合重金屬?gòu)U水治理技術(shù)方案，選擇最佳的方案獲得最理想的成效提供有價(jià)值的參考。

一、化學(xué)沉淀法

（一）硫化物沉淀法

硫化物沉淀法主要就是將S2-諸如硫化鈉等加入到絡(luò)合重金屬?gòu)U水內(nèi)部，構(gòu)建起具有非常小的溶解度的硫化物沉淀，最終將重金屬進(jìn)行去除的方式。通常情況下，相較于氫氧化物沉淀的溶度積而言，一般硫化物沉淀的溶度積會(huì)更小，所以在酸性溶液內(nèi)部，非常不容易使得金屬硫化物進(jìn)行良好的溶解。在國(guó)內(nèi)的一項(xiàng)研究中，有學(xué)者分別對(duì)比觀察在處理絡(luò)合銅廢水中實(shí)施Na2S沉淀法、Fenton 氧化法、混凝法的效果，結(jié)果顯示，創(chuàng)造同樣條件以及環(huán)境基礎(chǔ)上，得到最佳處理成效的就是第一種方法，達(dá)到了超過(guò)98.5%的去除率，廢水中的銅離子質(zhì)量濃度在處理之后均低于0.5mg/L。應(yīng)用硫化物沉淀法具有較多的優(yōu)勢(shì)，例如操作相對(duì)便捷，而且成本較低，所以應(yīng)用的相對(duì)普遍。但是其也存在弊端問(wèn)題，諸如硫化物沉淀顆粒小很容易產(chǎn)生膠體，不容易分離，而且沉淀物很容易在空氣狀態(tài)下出現(xiàn)氧化，導(dǎo)致分解以后產(chǎn)生環(huán)境問(wèn)題。

（二）螯合沉淀法

螯合沉淀法也稱為重金屬捕集法，屬于近些年來(lái)發(fā)展應(yīng)用的重金屬處理舉措。應(yīng)用方法就是，基于常溫狀態(tài)中，采取螯合劑或者應(yīng)用重金屬捕集劑，同廢水內(nèi)部重金屬離子（Cu2+、Pb2+和Hg2+等）形成螯合反應(yīng)，產(chǎn)生水不溶性的螯合鹽。之后將有機(jī)或無(wú)機(jī)絮凝劑小量的加入，產(chǎn)生絮狀沉淀，最終捕集去除重金屬。當(dāng)前重金屬螯合劑的種類較多，國(guó)外學(xué)者Fenglian Fu 等人合成N，N - 哌嗪二硫代氨基甲酸鈉 （BDP）、1，3，5-六氫三嗪二硫代氨基甲酸鈉（HTDC）這兩種先進(jìn)超分子重金屬沉淀劑，在處理絡(luò)合銅（鎳）廢水中獲得到較高的效率。在將兩種新型超分子重金屬沉淀劑加入到廢水中，處理之后的鎳離子質(zhì)量濃度均低于0.87mg/L，廢水中銅離子質(zhì)量濃度在0.5mg/L以下，達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)以下的要求。螯合沉淀法的優(yōu)勢(shì)較多，包括污泥量較少、同重金屬離子結(jié)合牢固穩(wěn)定以及不會(huì)出現(xiàn)二次污染等等。

二、氧化法

（一）Fenton 試劑氧化-沉淀法

Fenton 試劑催化氧化即為過(guò)氧化氫經(jīng)Fe2+催化以后，分解并產(chǎn)生高氧化還原電位（2.80 V）的·OH，·OH可以實(shí)現(xiàn)重金屬絡(luò)合物的氧化破絡(luò)，自后重金屬成為游離態(tài)重金屬離子，并把堿加入，產(chǎn)生沉淀，最終去除掉重金屬。有學(xué)者對(duì)于絡(luò)合銅工業(yè)廢水采取鐵粉還原-Fenton 氧化工藝實(shí)施處理，結(jié)果顯示處理以后的廢水COD去除效率是86.5%，而Cu（Ⅱ）獲得到了99.9%的去除率，完全滿足我國(guó)提出的《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)。在應(yīng)用這種方式時(shí)，由于產(chǎn)生較大的所需氧化劑用量以及高昂的藥劑費(fèi)，所以其應(yīng)用范圍是受到一定局限性的。

（二）光催化氧化

這種處理方式就是采取各種活性物種（光催化劑表面的光生電子或空穴等），經(jīng)還原或氧化反應(yīng)方式，將重金屬進(jìn)行去除。當(dāng)前對(duì)于研究光催化法處理重金屬?gòu)U水方面上，具有較高的重視度。實(shí)驗(yàn)室常應(yīng)用到的光催化劑較多，涉及到ZnS、SrTiO3、SnO2、WSO2、TiO2以及Fe2O3 等等，而且大量的研究顯示，TiO2因具備較高的動(dòng)力學(xué)優(yōu)勢(shì)、光催化熱力學(xué)效果，所以應(yīng)用的范圍更加廣泛。采取光催化法具有耗能較低、不出現(xiàn)毒化反應(yīng)、具有較好的選擇性、迅速高效以及常溫常壓等等優(yōu)勢(shì)特征，所以受到的重視度極高。

三、吸附法

應(yīng)用吸附法對(duì)于水中的絡(luò)合重金屬進(jìn)行處理，指對(duì)于吸附材料的高比表面積展開(kāi)充分的利用，或者經(jīng)特殊功能基團(tuán)實(shí)施物理吸附或化學(xué)吸附水中重金屬離子。在采取吸附材料對(duì)于絡(luò)合重金屬?gòu)U水展開(kāi)吸附處理的相關(guān)研究已經(jīng)很多，最常見(jiàn)的就是植物根莖、活性炭以及赤泥和鐵礦石等等。同時(shí)也有采取豐富的硅藻土制備處理Cu2+、Cd2+相對(duì)理想的吸附劑，或者采取膨潤(rùn)土和絲光沸石等作為重金屬離子吸附劑，以及采取陶粒、草炭以及黏土等等作重金屬離子吸附劑等情況。采取自然資源制備吸附劑具有廣泛的來(lái)源，而且制造工藝相對(duì)便捷，不會(huì)產(chǎn)生較高的成本，但是在制備得到的吸附劑應(yīng)用時(shí)間上相對(duì)較短暫，重金屬吸附飽和后再生困難，不容易實(shí)現(xiàn)重金屬資源的良好回收。

四、離子交換法

離子交換法即為利用離子交換材料中可交換離子，實(shí)現(xiàn)跟廢水溶液內(nèi)相同電性的離子展開(kāi)反應(yīng)，最終達(dá)到水內(nèi)部有害離子良好去除的舉措。離子交換樹(shù)脂、離子交換纖維以及腐殖酸物質(zhì)等屬于常應(yīng)用到的離子交換材料。其中，離子交換樹(shù)脂具有更強(qiáng)的離子交換吸附功能，樹(shù)脂中活性基團(tuán)（氨基、羧基等）可以螯合于水內(nèi)重金屬離子或者絡(luò)合陰離子，構(gòu)建起網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的籠狀分子，更加顯著的對(duì)于金屬離子展開(kāi)吸附，進(jìn)而得到最佳的重金屬離子去除效率，所以應(yīng)用此舉措的范圍更加廣泛。

五、鐵屑還原法

這種方案即為把鐵屑作還原劑，并且絡(luò)合重金屬?gòu)U水的重金屬離子還原析出重金屬單質(zhì)。反應(yīng)的過(guò)程即為，酸性條件中的絡(luò)合重金屬?gòu)U水展開(kāi)各種反應(yīng)，包括電化學(xué)反應(yīng)以及置換反應(yīng)等等，將各種重金屬分離開(kāi)絡(luò)合劑，同時(shí)確保部分絡(luò)合劑涵蓋在內(nèi)的大分子有機(jī)物進(jìn)行降解成小分子有機(jī)物，或者出現(xiàn)完全分解的效果。通過(guò)展開(kāi)鐵屑反應(yīng)以后將適量的堿液加進(jìn)，將廢水調(diào)節(jié)為堿性狀態(tài)，這時(shí)廢水能夠出現(xiàn)混凝反應(yīng)、鐵氧體反應(yīng)以及酸堿中和反應(yīng)，同時(shí)出現(xiàn)新絡(luò)合反應(yīng)。之后，高價(jià)態(tài)Fe3+能夠同EDTA產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)，在絡(luò)合物內(nèi)把重金屬離子進(jìn)行解離，同時(shí)再經(jīng)過(guò)沉淀以后達(dá)到有效去除的目標(biāo)。此舉措適用性較高，成本低廉，但是鐵屑結(jié)塊等問(wèn)題有待解決。

結(jié)語(yǔ)：

當(dāng)前處理絡(luò)合重金屬?gòu)U水的技術(shù)較多，各具備優(yōu)勢(shì)，同時(shí)可以獲得到良好的處理效果，但是不可避免的存在各自的缺陷問(wèn)題。因此，單一應(yīng)用各舉措并非最佳的方式，可以采取多種方案結(jié)合處理，對(duì)方法組合進(jìn)行優(yōu)化，最終應(yīng)用最佳的絡(luò)合重金屬?gòu)U水的處理技術(shù)。

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