化學沉淀法處理含銅污水工藝分析

宮文宇

（中國石油大慶石化公司水氣廠，黑龍江大慶163714）

污水中的酸、堿、氧化劑，以及銅、鎘、汞、砷等化合物，苯、二氯乙烷、乙二醇等有機毒物，會毒死水生生物，影響飲用水源、風景區景觀。有機物被微生物分解時消耗水中的氧，影響水生生物的生命，水中溶解氧耗盡后，有機物進行厭氧分解，產生硫化氫、硫醇等難聞氣體，使水質惡化［1］。

重金屬在人體內能和蛋白質及各種酶相互作用，使其失去活性，也會在人體內富集，造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，日本發生的水俁病（汞污染）和骨痛病（鎘污染）等公害病，都是由重金屬污染引起的［2］。

銅的冶煉、加工以及電鍍等生產過程中會產生大量含銅廢水，排入水體中會嚴重影響水質，造成環境污染，必須經過處理才能達到環保要求。

1 技術研究路線

采用化學沉淀法研究含銅廢水的處理效果。化學沉淀法工藝簡單、反應迅速、費用較低，在含銅廢水的處理中應用較為廣泛。

1.1 水中銅的測定方法

用鹽酸羥胺把二價銅離子還原為亞銅離子，在中性或微酸性溶液中，2，9-二甲基-1，10-菲羅啉和亞銅離子反應生成橙黃色絡合物，其摩爾比為 2∶1，在 457 nm 處的摩爾吸光系數為 8×103，此反應對亞銅是專一的。生成的橙黃色絡合物可被多種有機溶劑（如氯仿—甲醇混合液、異戊醇、戊醇、己醇和甲基異丁基甲酮）萃取，在波長457 nm條件下用氯仿—甲醇混合液萃取效果最佳，甲醇的加入會使絡合物的橙黃色加深到至最大限度。在25 mL 有機溶劑中，含銅量不超過0.15 mg 時，顯色符合比耳定律。在氯仿-甲醇混合液中，該顏色可保持數日［3］。

1.2 模擬廢水的測定方法

（1）取一定量的模擬廢水用NaOH 處理，調到一定pH值后，沉淀。

（2）實驗中采用的模擬廢水含銅量很高，生成較多沉淀，所以采用過濾的方法來取得濾液。取濾液1 mL 加入到125 mL 分液漏斗中，加水至體積為50 mL（相當于處理后廢水的濃度被稀釋50倍）。然后測定溶液的吸光度。

（3）根據所測定的吸光度值，在標準曲線上查得含銅量，并將查得的含銅量乘以50，得出處理后廢水中的實際含銅量。

（4）根據（1）式求出去除率η：

式中η— 去除率；C0—處理前廢水中銅的濃度，mg/L；C—處理后廢水中銅的濃度，mg/L。

1.3 影響去除效果的因素

該項目主要通過研究pH 值、沉淀時間、溫度、絮凝劑用量等條件對去除效果的影響，確定主要因素及其余因素的影響程度，確定最佳去除條件。實驗采用含銅量為200 mg/L的模擬廢水進行。

1.3.1 pH 值對去除效果的影響在沉淀法中，pH值起到非常重要的作用。調節溶液的pH 值時要按照溶度積規則進行。測試后發現在理論pH 值條件下處理效果并不理想，開始沉淀和達標排放沉淀的pH 值和理論有出入，原因可能是操作中受溫度、反應時間、試驗設備系統誤差等影響。

在pH 值為7.47左右時去除效果最好，pH 值在7.32到7.70這段時，處理后的含銅廢水達到國家二級排放標準。但當pH 值自7.47 逐漸增大時，去除率反而下降。原因是：隨著pH 值的增加，OH-逐漸增多，會發生以下反應：

Cu(OH)2↓+2OH-=[Cu(OH)4]2-

該反應生成深藍色的四羥基合銅（Ⅱ）配離子[Cu(OH)4]2-，它的生成減少了Cu(OH)2的沉淀量。實驗中銅的去除率隨溶液堿性的增強而下降。

1.3.2 沉淀時間對去除效果的影響試驗中取含銅量200 mg/L 的模擬廢水200 mL，用NaOH 溶液將pH 值調至7.10 左右，沉淀。在沒有加入絮凝劑的條件下，將溶液沉淀1 h，2 h，3 h，4 h，5 h，然后在不同的沉淀時間下取上清液1 mL，加入到125 mL 分液漏斗中，加水至體積為50 mL，然后測定溶液的吸光度。根據所測定的吸光度值，在標準曲線上查得含銅量，并將查得的含銅量乘以50，得出處理后廢水中的實際含銅量［4］。

去除率隨著沉淀時間增加而先增加后減少，在4 h 處去除率達到最大，但是可以看出在一定的pH 值下沉淀時間對去除率的影響不太明顯，靠沉淀時間不足以達到排放標準。

1.3.3 溫度對去除效果的影響

（1）其他條件不變時，升高溫度可增大反應速率。升高溫度時，反應物分子的能量增加，使部分來能量較低的分子變成活化分子，反應物中活化分子百分數增多，單位時間內有效碰撞次數增多。

（2）無論是吸熱反應還是放熱反應，溫度升高，反應速率都增大，只是增大的幅度不同，吸熱反應增大的幅度大，放熱反應增大的幅度小［5］。

1.3.4 絮凝劑對去除效果的影響Cu2+與NaOH 溶液反應生成的Cu(OH)2很難分離。投加絮凝劑后，固體顆粒通過絮凝劑的吸附作用，形成絮狀物而迅速沉降。

但是投加絮凝劑太多反而使去除率下降，考慮原因是加入絮凝劑過量會使沉淀粒子周圍從開始便被高分子鏈包圍，沒有足夠空間吸附其他高分子鏈。導致吸附架橋作用減弱而使絮凝沉淀效果降低。同時絮凝劑價格昂貴，過量浪費。

2 結論

（1）化學沉淀法處理效果好，操作簡便，成本低廉，所以用本方法處理含銅污水切實可行。

（2）采用合適的溫度可以減少處理廢水時燒堿的用量，通過調節兩者，能找到最佳的處理效果和經濟效果。合理利用溫度將會大大的減少處理費用，同時也能取得更好的處理效果。

（3）對于200 mg/L 的含銅廢水，最佳的處理條件為：在30 ℃下，選用氫氧化鈉將pH 值調到7.47左右，加入聚丙烯酰胺30 mg/L，沉淀時間13 min。處理后的出水可以達到國家二級標準。