絡合—超濾技術處理含銅、鋅、錳重金屬廢水的研究

胡志程

（杭州富陽鴻源再生資源利用有限公司，浙江 杭州 310000）

隨著工業化程度的提高，工業廢水污染問題日益嚴重。為了降低江、河、湖的污染速率，需要提高廢水處理質量與效率，避免廢水流入海洋。

1 重金屬廢水處理過程中存在的問題分析

目前，河流中的重金屬廢水污染問題較為嚴重，地表水中污染物的含量較高，其中銅、鋅、錳等污染物水平較高。廢水中的污染物可能會最終匯入海洋中，使得海域大面積污染，造成嚴重的后果。關于重金屬廢水處理的法律法規尚不完善，企業的環保意識有待進一步提高，需要采取針對性措施改善現狀，提高人們的環保意識。同時，用于廢水處理過程的機械設備較為落后，技術水平較低，生產產品的質量和性能需要加強。若廢水處理的有效率出現持續性低下的趨勢，可能會導致眾多小型企業停產，產生惡性循環。廢水處理工廠數量較多，排放點呈現出分散的特征，需要加大環境保護力度，提升檢測力度，確保廢水處理質量達標，符合相關標準。

2 重金屬廢水的主要來運及危害分析

2.1 重金屬廢水的主要來源

首先，在開采礦山、冶煉金屬和化工處理過程中均會產生大量的廢水，給環境造成較大的危害作用。工業發展的速度日益加快，生產過程中需要大量重金屬，廢水中重金屬成分含量日益提高，其中銅、鋅、錳成分最高。[1]

其次，生產廠家設置了專門的污水處理裝置，但是受到現實條件的限制，很難達到允許排放的最低標準，仍會給環境帶來較大的危害。同時，部分企業并未意識到環保工作的重要性，過度重視經濟利益，擅自關停廢水處理設備，導致廢水中的重金屬含量嚴重超標，給當前環境帶來了巨大的壓力。

再次，部分地區的監管力度較差，未履行管理職責，盲目的追求經濟增長，忽視了環境保護工作的重要性，給自然界帶來了嚴重的資源浪費后果，成為環保領域的重大難題。

2.2 重金屬廢水的危害分析

廢水中的重金屬難以自然分解，會通過食物鏈的傳遞完成富集工作，給處于食物鏈頂端的人類帶來巨大的危害。重金屬會使得人體內部的蛋白酶失去活性，提高變異的概率，給胎兒的正常發育和生長產生了極大的阻礙作用。重金屬中污染物含量較高，成分呈現出多樣化的特點，具有較大的毒性，甚至可能會導致生物出現中毒的特點。

首先，銅元素是人體的微量元素之一，對于健康具有重要作用，能夠提高酶的活性，對人造雪過程和分泌腺的工作產生影響。但是需要嚴格控制銅元素的含量，即使是濃度極低的銅元素也會對人體的健康造成威脅。在實驗中，銅元素可以使得植物呈現出枯萎的特點，嚴重阻礙了其營養機能的正常生長。每升中0.1 到0.2 毫克的銅會造成水中生存的魚類、蝦類生物死亡。同樣的，銅會嚴重破壞人的消化系統，出現嘔吐不斷的癥狀，且會出現皮炎、濕疹等病癥。在眼睛接觸到銅時，會產生嚴重的水腫及潰瘍，給視網膜的完整性造成極大危害，甚至會使其產生失明的嚴重后果。

其次，鋅元素也是人體必需的微量元素之一。為了確保機體的正常運行，需要每天都從食物中攝入十克到十五克的鋅。鋅對人體肝功能的正常運行具有重要作用，和其中的蛋白質結合可以生成鋅硫蛋白，為機體的正常運行奠定良好基礎。若長期缺鋅，人體會出現消化系統上的問題，所以鋅元素能夠刺激消化道，提高人體的代謝效率。但是過度攝入鋅可能會出現腸胃炎的癥狀，惡心、腹痛、頭暈嚴重，給水中的生物帶來了極大的危害作用。同時，鋅也會使得土壤的活性降低，降低微生物的活性，甚至會造成麥苗的生產速率低、植株較小、葉片枯萎的后果，給植物的正常生長帶來了極大的危害。

最后，錳在推動工業發展的過程中具有十分重要的作用，也可能會對人體產生極大的危害作用，造成神經中樞受損的后果，造成肝、腦、心血細管損傷。低價錳的毒性水平更高，是高價錳的三倍左右。[2]

3 超濾分離技術分析

3.1 超濾分離技術概述及原理分析

超濾分離技術的發展空間較大，發展速度較快，目前擁有多結構類型的新型膜材料，廣泛應用于化工生產、污水處理等多個行業中，推動工業進程的快速發展。

超濾膜的兩側存在較大的壓力差，可以發揮過濾介質的作用，在原液流經膜表面時，只有小顆粒的物質及水分子能順利通過，大顆粒狀物質被遺留在進液側，成為濃縮液。該技術能夠提高原液的純度，達成分離、凈化、濃縮液體的目標。超濾膜材料性質特別，孔洞大小不一，對于通過的物質具有較高的選擇性，運用機械攔截、孔洞滯留技術能夠達到高效吸附雜質的目標，達成較高的經濟效益。

3.2 超濾分離技術特征分析

首先，超濾分離技術占地面積較小，在容器內部的填充效率較高，操作流程簡單，耗費資金較少，所需實驗條件溫和，能切實避免工藝流程中的化學變化，有效處理敏感性物質。在處理對溫度變化較為敏感的物質時，如藥物、果汁等，可以確保處理過程無化學變化，在常溫狀況下保持相對穩定的功能。

其次，該技術無須在加熱的環境條件下進行，耗費能源較少，分離效率較高，后期的操作維護過程較為簡單，能將量子級別不同的物質分離開來，有效濃縮低濃度液體中的微量元素。

在處理重金屬廢水時，可以將表面的活性劑和金屬離子結合起來，提高截留效率，提高溶劑中單分子的濃度，加大引力作用，簡化操作流程，降低生產成本，確保處理條件溫和，提高處理效率。

3.3 超濾分離技術缺點分析

首先，在處理廢水的過程中，超濾膜容易在污染物的影響之下發生堵塞現象，導致膜表面的濃度高于本身的濃度，出現嚴重的極差化現象。在擴散作用之下，兩側的濃度差會逐漸趨于平衡，獲得穩定的液體環境。膜表面吸附的溶質較多，在達到飽和之后會形成一層厚厚的凝膠層，導致超濾膜兩側的液體均受到嚴重的污染，滲透含量嚴重降低，堵塞現象嚴重。因此，按時清潔超濾膜，簡化操作流程，能夠降低處理成本，提高工作效率。

其次，超濾膜的結構及性質特殊，制作成本較高，在使用時具有極高的局限性。且該材料的理化耐久性較強，未能有效擴展使用空間。

4 絡合——超濾技術處理銅、鋅、錳重金屬廢水研究

4.1 絡合——超濾技術概論

運用絡合——超濾技術能夠促使功能性較強的可溶性物質和金屬離子發生絡合反應，提高分子量區分效率，截留下和聚合物絡合的金屬離子，完成分離金屬離子的目標，使得原液的濃度較高，有效降低了廢水中的重金屬含量。

該技術耗費的資金較少，處理效率較高，具有十分廣闊的發展前景。可以根據聚合物的可溶性選擇合適的技術，嚴格控制感應過程所需要的條件，NaOH 或者HCL 溶液調整反應環境中的酸堿度，提高重金屬離子和大分子結合的效率，確保處理過程高效完成。

4.2 影響絡合——超濾技術處理廢水的因素分析

首先，酸堿度會影響處理效率。在PH 數值增加時，金屬離子的截留率數值會隨之增加。但是需要控制溶液的酸堿度在合理的范圍之內，避免金屬離子和過多的氫氧根離子發生化學反應產生沉淀。在PH 值降低時，溶液中存在的氫離子會和金屬離子發生絡合反應，導致金屬離子的截留率隨之降低。由于金屬離子對于溶液環境中酸堿程度的變化較為敏感，可以完成選擇性分離的目標。

其次，低價鹽的濃度會影響處理效率。絡合反應需要在低價鹽濃度適宜的條件下進行。形成聚合物的種類和金屬離子的內部結構存在差異性，外加鹽的濃度變化會對截留率產生較大影響，從而影響了金屬離子的絡合作用效率。所以在處理工業廢水時，需要確保外加鹽濃度水平適中，獲得更好的處理效果。

最后，聚合物和含量和金屬離子含量的比值會影響絡合反應效率。如果聚合物提供的絡合位置較少，會使得金屬離子難以完全被捕獲，截留率水平較低，反之則會出現相反的變化過程。所以，在處理廢水時，需要確保該比值位于科學的區間范圍內，獲得理想的截留效果，節約截留物質的用量，有效降低使用成本，降低處理過程的能源消耗狀況。但是只有在大分子聚合物擁有與目標金屬聚合的能力且溶液的酸堿程度適宜時才能達到選擇性分離的目標，使得離子之間的絡合競爭力度較大，截留率的差別較小，達到了高質量分離的目標。[3]

5 結語

綜上所述，重金屬含量較高的廢水毒性較高，會隨著食物鏈富集，對處于頂端的人類產生重大負面影響，需要提高處理質量與效率，獲得濃度較高的原液。超膜過濾技術在處理重金屬含量較高的廢水時具有十分重要的作用。可以運用絡合——超濾技術處理重金屬型廢水，使得金屬離子和聚合物發生絡合作用，達到分離、凈化的目標，提高處理效率與質量。