重金属污水处理

重金属废水处理技术研究

11315030224 叶鹏辉

摘要：重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，处理好重金属废水，是非常必要的。本文论述了重金属废水污染现状，阐述了国内外处理重金属废水技术研究的进展，包括物理方法、化学方法、生物方法，指出了研发新技术和多种技术综合应用是今后处理重金属废水的发展趋势。

关键词:重金属废水；方法；趋势

引言

随着工业化进程加快，大量含有重金属的工业废水和城市生活污水排放到环境中，对大气、土壤和水环境造成了严重污染。重金属废水主要含有砷、汞，铅、铜、锌、铬、镍等元素，大多数来源于电镀、冶金、矿山、石油化工等行业，重金属废水具有毒性强、持久性、不可降解性等特点，这些重金属在水体中可通过食物链影响动植物生长最终威胁人类健康。水体重金属污染已成为当今主要的环境问题之一，因此如何无害化处理好重金属废水已是当前亟待解决的工作。

1 重金属废水的传统处理方法

对重金属废水的治理包括传统方法和新技术。其中，较传统的方法有化学沉淀法、电化学法、吸附法和膜分离法等。新技术有纳米技术、光催化法、新型介孔材料和基因工程等。

1.1化学沉淀法

化学沉淀法是传统的电镀废水处理技术，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法和铁氧体共沉淀法等。其中，中和沉淀法是目前工业上应用最广的方法。向重金属废水中投加碱中和剂，使废水中的重金属形成溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而去除。含铜、镉、铬、铅等电镀废水均可采用此法处理，常用的沉淀剂有石灰、碳酸钠和氢氧化钠等。化学沉淀法是工艺较成熟的方法，它具有去除范围广、效率高、经济简便的特点，但需要投加大量化学药剂，并以沉淀物的形式沉淀出来，存在二次污染问题。

1.2电化学法

电化学法指应用电解的基本原理，使废水中的重金属通过电解在阳、阴两极上分别发生氧化还原反应使重金属富集的方法。按照阳极类型的不同，电解法可分为电解沉淀法和回收重金属电解法。其中电解沉淀法主要用于含铬工业废水的治理，一般采用铁板作为阴极和阳极，在直流电作用下，铁阳极不断溶解，产生的亚铁离子在酸性条件下将六价铬还原成三价铬，随着反应进行，氢离子的浓度逐渐降低，溶液从酸性变为碱性，使Cr 3+生成氢氧化物沉淀。电化学法工艺成熟，设备简单，占地面积小，无二次污染，所沉淀的重金属可回收利用；缺点是耗电量大，废水处理量小，出水水质差，不适合处理低浓度废水。

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一种重金属废水处理方法

摘要：本发明提供了一种用于重金属废水处理的方法。包括以下几个步骤：步骤1:将硅藻壳吸附剂加入重金属废水溶液中，搅拌混匀；步骤2:静置待硅藻壳吸附剂沉淀后排除上部清液；步骤3:在处理后的硅藻壳吸附剂中加入HCl 溶液，搅拌混匀，使重金属离子充分洗脱，洗脱液用于回收重金属；步骤4:在处理后的硅藻壳中加入NaOH溶液，中和活化硅藻壳吸附剂，使溶液最终pH范围在7-7.5之间。本发明具有处理成本低，工艺简单，不存在二次污染，吸附剂可多次重复使用，重金属回收容易；同时硅藻壳重金属吸附剂在处理低浓度金属废水能力强。

权利要求书

1.一种利用硅藻壳吸附剂处理重金属废水及回收重金属的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1:将硅藻壳吸附剂加入重金属废水溶液中，搅拌混匀；

步骤2:静置待硅藻壳吸附剂沉淀后排除上部清液；

步骤3:在处理后的硅藻壳吸附剂中加入HCl 溶液，搅拌混匀，使重金属离子充分洗脱，洗脱液用于回收重金属；

步骤4:在处理后的硅藻壳中加入NaOH溶液，中和活化硅藻壳吸附剂，使溶液最终pH范围在7-7.5之间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，HCl溶液的浓度为0.05-0.20M。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，NaOH溶液的浓度为0.05-0.20M。

技术领域

[0001] 本发明提供了一种废水处理方法，尤其涉及一种可以去除并回收重金属废水中的重金属。

背景技术

[0002] 目前，重金属废水处理方法主要有三类：化学反应去除法、吸附浓缩分离去除法以及微生物或植物去除法。第一类是废水中重金属离子通过化学反应除去的方法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等；第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等；第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除水中的重金属的方法，其中包括生物絮凝、生物化学发和植物生态修复等。重金属废水的传统处理工艺普遍存在成本高、反应慢、易造成二次污染、低浓度废水处理难等缺点。

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重金属废水处理技术

一、 沉淀法

1．氢氧化物沉淀法

往重金属废水中加入碱性溶液，利用OH-与重金属离子反应生成难溶的金属氢氧化物沉淀，通过过滤予以分离。氢氧化物沉淀法包括分步沉淀法和一次沉淀法两种。分步沉淀法是分段加入石灰乳，利用不同的金属氢氧化物在不同的pH值下沉淀析出的特性，依次回收各金属氢氧化物。一次沉淀法则是一次性投加石灰乳，使溶液达到额定的pH值，从而使废水中的各种重金属离子同时以氢氧化物沉淀的形式析出。

2 .硫化物沉淀法

将重金属废水pH值凋节为一定碱性后，再通过向重金属废水中投加硫化钠或硫化钾等硫化物，或者直接通人硫化氢气体，使重金属离子同硫离子反应生成难溶的金属硫化物沉淀，然后被过滤分离。由于金属硫化物的溶度积比相应的金属氢氧化物的溶度积小得多，因此，硫化物沉淀法比氢氧化物沉淀法具有更多的优点，比如沉渣量少，容易脱水，沉渣金属品位高，有利于金属的回收。可是硫化物沉淀法也有不足之处，比方说硫化物结晶比较细小，难以沉降，因而应用也不是很广。

3. 还原一沉淀法

这种方法的原理是，用还原剂将重金属废水中的重金属离子还原为金属单质或者价态较低的金属离子，先将金属过滤收集，然后再往处理液中加入石灰乳，使得还原态的重金属离子以氢氧化物的形式沉淀收集。铜和汞等的回收可以利用这种方法。该法也常用于含铬废水的处理。较常使用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、铁粉等。

4. 絮凝浮选沉淀法

通过添加絮凝剂使得重金属废水中的小胶体颗粒稳定性变差，聚集形成大颗粒胶体物质，最终通过重力作用沉淀下来。为增大胶体颗粒的尺寸，采用浮选的办法，用于将不稳定的胶体粒子变为固相絮凝物。这一浮选过程一般包括两个重

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要的步骤，一是调节pH值，二是加入含铁或铝盐的絮凝剂，以克服离子间静电排斥导致的稳定作用。

二、 物理化学法

1. 吸附法

(1)物理吸附法。活性炭是最早使用的吸附剂，也是目前使用最广泛的吸附剂。之所以能够进行物理吸附，是因为活性炭具有高的比表面积以及高度发达的孔隙结构。后来在此基础上又出现了活性炭纤维等衍生物，去除效率高，但价格比较昂贵。能够用于物理吸附的材料还有各种矿物质以及分子筛等。

目前国内外电镀重金属废水处理的主要技术和问题

环境污染，特别是水环境的污染，已成为当今社会最为关注的问题之一。重要的加工行业，是机械、电子、仪器、仪表、轻工、航天等诸多行业中一种必不可少的产品加工手段。但是由于电镀废水的排放，特别是废水中重金属对环境 污染非常严重，给自然界造成了不可逆转的破坏。随着环境污染的加剧，社会对电镀企业污染环境的行为非常关注，政策对电镀企业的限制也极为严格，电镀企业面 临生存选择。

今年是十二五的开局之年，环境保护部2月18日在北京召开《重金属污染综合防治“十二五”规划》工作会议，环境保护部部长周生贤强调 ：重金属污染防治事关广大人民群众的身体健康、事关社会的和谐稳定。这是我国第一个“十二五”专项规划，充分体现党中央、国务院对重金属防治的高度重视。

一、电镀重金属废水治理的未来方向

近年来，不少地区建立了电镀工业园或电镀集中区，将过去零散的电镀企业集中在一个区域内，努力实现电镀生产的合理分工与协作，同时对产生的废水、废渣和废 镀液进行统一收集，集中处理与处置。这些集中治理、统一管理的做法，虽减轻了污染，也方便了监管，但如不能在治理水平和治理技术上有根本性的改变，就会有 变分散污染为集中污染之嫌。

从发展趋势分析，金属资源和水资源回收再利用将成为电镀废水最重要的治理思路，从这方面寻求突破，将会使电镀废水治理走出“山重水复疑无路”的困境,同时也将给整个电镀行业带来生机。这是因为：

第一，工业废水治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段，资源回收利用和闭路循环是发展的主流方向，这也要求对电镀废水的要从传统的达标 排放前的“达标处理”转向电镀过程的“在线循环处理”。贯彻循环经济、重视清洁生产技术的开发与应用，提高电镀物质、资源的转化率和循环使用率;从源头上 削减重金属污染物的产生量，并采用全过程控制、结合废水综合治理、最终实现废水循环利用，是电镀废水处理的目标和方向。