重金属离子捕捉剂使用与理解方面的一些误区
纳森化工技术部
摘要：本文针对高分子重金属离子捕捉剂市场状况和人们对重捕剂的认识误区，分析了以下几方面的问题：关于破络和处理六价铬的问题、关于重捕剂使用PH值范围的问题、关于用药量的问题、关于与其他混凝剂絮凝剂配合使用的问题、关于使用高分子重捕剂与其他的重金属废水处理方法的一些比较。
用高分子重金属离子捕捉剂处理重金属离子废水是一种效果非常好的方法，但目前来说重捕剂市场还很不规范，蛇龙混杂，人们对重捕剂的认识也存在一些误区。
在《重金属离子捕捉剂及其性能、合成技术分析论述》一文中，已对高分子重捕剂的合成技术、性能理解、成本分析等问题作了相关的论述。在此对高分子重金属离子捕捉剂应用方面的问题作一些分析。
1.关于破络和处理六价铬的问题；
破络指的是采用一定的方法破坏废水中的CN-、NH3、EDTA等络合剂，以利于重金属离子的进一步去除。MCP因为有极性极强的鳌合基团，能够直接从其他络合剂中竞争鳌合沉淀出重金属。因此可以不必先进行破络处理。
氰化物是一种剧毒物质，虽然高分子重金属离子捕捉剂能够从氰络合物中竞争出金属离子，但破氰还是必须的。
六价铬一般是经过先还原以后再处理。黄原酸酯类和DTC类高分子重金属离子捕捉剂都能够还原六价铬，但其前提条件还是要在酸性环境中，PH为4-5左右即可。从成本方面来考虑，用而硫代氨基甲酸盐类高分子重捕剂来还原六价铬是不经济的。
常规的六价铬废水处理方法是在较强的酸性条件下用还原剂将六价铬先还原为三价再调PH，使之形成氢氧化物沉淀形式。操作过程比较麻烦。
用固体重金属捕捉粉（黄原酸酯类）产品处理六价铬是一种比较好的选择，它能够在较高的PH 值（微酸性）条件下直接处理含六价铬废水，同时可以去除其他重金属。
2.关于使用的PH值范围问题；
高分子重金属离子捕捉剂能够在很宽的PH范围（PH3-12）内应用，在此PH范围内确实可以使用重捕剂处理且都能取得较好效果。但不调PH值而直接使用重捕剂处理在成本上来说是不经济的，一般应该先调PH值到一定范围，使一部分重金属离子以氢氧化物的形式沉淀，剩下的重金属不能形成氢氧化物的形式沉淀完全，再加重金属捕捉剂处理，从而减少重捕剂的使用量，降低处理成本。
3.关于用药量的问题；
对于任何一种水处理药剂来说，用药量都是一个关键问题，用药量关系到水处理成本和处理效果。
并非用药量越大处理效果也就越好。比如常规的絮凝剂聚铝、聚铁、聚丙烯酰胺等，如果用药量超过合适值后，处理效果会变差的。高分子重金属离子捕捉剂也一样，都应该确定一个合适的值。因为重捕剂是高分子，一个分子内含有很多鳌合基团，当分子内的大部分鳌合基团都与重金属离子作用后就能够迅速地从水中沉析出来；若螯合剂用量太多，导致每个分子中只有极少的鳌合基团与重金属离子作用，其沉析性能也就降低了，最终的处理效果也会变差。
MCP TM合成工艺中特别考虑到了这个问题，因此特意增加了其疏水性从而提高了其性能。但控制加药量仍然是关键的。其用药量可参考“MCP TM说明书”。
4.关于与其他混凝剂、絮凝剂配合使用的问题
MCP TM重金属捕捉剂是一种有机高分子物质，与水中的重金属离子作用后能迅速产生不溶性的鳌合盐，并生成较大的絮体快速沉降分离，在一般情况下直接使用就可使废水中的重金属达到排放标准。
如果再配合降COD絮凝脱色剂（ECOD）或聚合双酸铝铁（PAFCS）及聚丙烯酰胺（PAM）使用，则可产生协同作用，取得非常优良的效果。它们在这种工艺中所发挥的作用分别如下：重捕剂作为重金属离子的捕收剂，就如磁铁，把重金属离子都牢固地固定到高分子中；
ECOD作为混凝剂，极大地提高了螯合剂从水中析出速度和析出程度；
PAM发挥吸附、桥架、网捕作用，就如一张网，把析出来的重金属鳌合盐连成一块，迅速沉降。
5.关于使用高分子重金属捕捉剂与其他重金属废水处理方法的一些比较；
重金属废水处理的方法通常有如下几种：中和絮凝沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体法、离子交换树脂法、活性碳吸附法、鳌合树脂法、高分子重金属捕捉剂法（MCP TM法）。下面分别就不同的方法与作一些简单的比较；
5.1中和絮凝沉淀法
中和絮凝沉淀法是在含有重金属废水中加入碱进行中和，使其生成不溶于水的氢氧化物以沉淀形式分离。例如，要使金属离子浓度达到处理的目标值所需的PH值，可由金属氢氧化物的浓度积（Ksp）按下式推定：
K sp =[ M n+] [OH-]n
[M n+]=Ksp/[OH-]n
lg[M n+]=lgKsp－nlg[OH-]
=lgKsp－nlgKw－nPH
实际水处理中，共存离子体系复杂，影响氢氧化物沉淀的因素很多，必须严格控制pH，使其保持在最优的沉淀区域内。表1是某些金属氢氧化物沉淀析出的最佳pH范围。
表1 某些金属氢氧化物沉淀析出的最佳pH范围
金属离子Fe3+Al3+Cr3+Cu2+Zn2+Sn2+Ni2+Pb2+Cd2+Mn2+
沉淀的最佳
6-12 5.5-8 8-9 >8 9-10 5-8 >9.59-9.5 >10.5 10-14 PH值
加碱会重新
>8.5 >9 >10.5>9.5
溶解的PH值
氢氧化物沉淀法是最常规的处理方法，然而，在实际应用中存在很多不足：
1)因为很多重金属离子都有一个最佳PH沉淀范围，PH太高或太低都会使其重新溶解，因此
必须严格控制PH值；
2)氢氧化物沉淀后很容易反溶，是处理过的废水超标；
3)当多种重金属离子共存时，因为各种重金属离子沉淀的最佳PH值都不同，必须调不同的PH
值处理不同的重金属离子，在实际应用中是很困难的；
4)有些重金属离子用单独氢氧化物沉淀法处理是很难达标的，比如Cd2＋；
5)当废水中存在CN-、NH3、EDTA等配位体时，能与废水中重金属离子形成可溶性络合物，
氢氧化物沉淀法很难将其沉淀分离，甚至不生成沉淀。
MCP重金属捕捉剂是一种很有效的破络鳌合沉淀剂，能在很宽的PH值范围（4-11）内与各种重金属离子形成稳定的鳌合物沉淀，且形成的沉淀稳定，不会出现反溶的现象，从而克服了上述氢氧化物沉淀法缺点。
5.2硫化物沉淀法
金属硫化物比氢氧化物的溶度积更小，所以也可以使用硫化物作为沉淀剂去除重金属离子。
通常采用的硫化物有硫化钾、硫化钠等。采用硫化物沉淀法处理重金属离子废水时，去除率高，可避免大部分可溶性络合物的影响。但存在下述缺点：
1)采用硫化物其一容易产生硫化氢等有毒气体，严重影响操作环境和操作人员的健康；
2)投药量难以控制，容易造成重金属离子不达标或者硫化物超标等问题；
3)由于硫化物沉淀法形成的沉淀细小，不利于沉淀处理，增加了后续加药量和处理难度；
4)形成的硫化物沉淀也很容易再次溶解析出，特别是PH值降低时，形成二次污染。
MCP高分子重金属离子捕捉剂充分考虑了上述问题，其螯合基团具有更高的螯合效率和稳定性；形成的沉淀絮体粗大，利于沉淀的分离与污泥的处理；螯合沉淀物适应pH范围更广，在很宽的PH 范围内都不会溶解析出；每个MCP高分子只要鳌合少量的重金属就能从溶液中沉淀析出，因此投加稍微过量后也不会产生硫化物和COD升高现象。
5.3铁氧体法
在废水中添加硫酸亚铁，用苛性钠调节PH＝10，加热到60-70o C后通入空气，亚铁反应生成强磁性的磁铁矿，同时对铁以外的二价金属离子一次性生成氢氧化物沉淀，然后，经过再溶解氧化生成铁氧体，可以除去废水中的重金属。
此法要增加额外的设备，且能量消耗大，生成的废渣量大。
5.4离子交换树脂、活性碳吸附、鳌合树脂法
