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高分子螯合剂处理重金属废水的影响因素研究
项红珍;王湖坤;陈玉成
【期刊名称】《三峡环境与生态》
【年(卷),期】2011(033)003
【摘要】采用有机高分子螯合剂与废水中的重金属离子发生螯合反应,生成稳定且不溶于水的金属螯合物来去除废水中的重金属离子,对螯合剂丁基黄药在不同加药量、不同快速搅拌时间、不同慢速搅拌时间、不同反应pH值条件下对含有
Cu<'2+>,Pb<'2+>,Zn<'2+>,Cd<'2+>,As<'3+>等重金属废水的处理效果进行了试验研究.结果表明,采用有机螯合剂的方法处理含重金属废水的效率很高,具有广阔的应用前景.
【总页数】4页(P15-17,54)
【作者】项红珍;王湖坤;陈玉成
【作者单位】西南大学资源环境学院,重庆,400716;湖北师范学院化学与环境工程学院,湖北,黄石,435400;西南大学资源环境学院,重庆,400716;重庆市农业资源与环境研究重点实验室,重庆,400716
【正文语种】中文
【中图分类】X703
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螯合沉淀法处理含重金属离子废水目前，我国多采用化学沉淀法处理含重金属离子废水，但由于不同的重金属离子生成氢氧化物沉淀时的最佳pH值不同，以及某些重金属离子可能与溶液中的其他离子形成络合物(增加了它在水中的溶解度)，所以处理效果往往不理想。
另外，重金属离子在碱性介质中生成的氢氧化物沉淀，其一部分会在排放中随着pH值的降低而重新溶解于水中。
因此，需要研究和开发高效的重金属离子脱除剂，寻求更经济的处理方1 螯合沉淀法机理DTCR为长链高分子物质，含有大量的极性基(极性基中的硫原子半径较大、带负电，且易于极化变形而产生负电场)，它能捕捉阳离子并趋向成键而生成难溶的氨基二硫代甲酸盐(TDC盐)。
生成的TDC盐有部分是离子键或强极性键(如TDC—Ag)，大多数是配价键(如TDC—Cu、TDC—Zn、TDC—Fe)。
同一金属离子螯合的配价基极可能来自不同的DTCR分子，这样生成的TDC盐的分子会是高交联的、立体结构的，原DTCR 的相对分子质量为(10～15)×104，而生成的难溶螯合盐的可达数百万甚至上千万，故此种金属盐一旦在水中生成，便有很好的絮凝沉析效果。
螯合沉淀法利用了DTCR在常温下能与废水中Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等多种重金属离子迅速反应的特点，在生成不溶于水的螯合盐后再加入少量有机或(和)无机絮凝剂以形成絮状沉淀，2 螯合沉淀法的特点螯合沉淀法具有如下特点：①处理方法简单，只要添加药剂即可除去重金属离子，且不增加设备费用；②DTCR能与重金属离子强力螯合，去除重金属效果好；③DTCR是高分子制剂，其与金属离子能生成良好的絮凝体，絮凝效果佳；④污泥量少且易脱水(采用传统的化学沉淀法和低分子捕集沉淀剂处理时，往往需要投加大量的助沉剂而致使污泥量增多，且污泥不易脱水，甚至粘在滤布或滤带上而造成流道堵塞)⑤DTCR的pH值适用范围宽，在pH=3～11范围内有效。
一、含铜废水的性质含铜废水中存在的铜离子按照价态有二价态铜离子和一价态铜离子,按存在形式有游离铜如Cu2+和络合铜如铜氰配离子、铜氨络合等;在染料、电镀等行业含铜废水中,铜离子往往以络合形态存在,如铜氰配离子;以酸性镀铜废水为例,废水中主要存在Cu2+、H+、Fe2+、Fe3+等阳离子和SO42-、Cl-等阴离子;氰化镀铜漂洗废水中含游离氰根离子300~450mg/L,含一价态铜离子400~550mg/L;电镀生产过程中产生的含铜废水中的污染物,如硫酸铜、硫酸、焦磷酸铜等,其质量浓度在100mg/L及50mg/L以下；电路板生产过程中产生的含铜废水有含铜蚀刻液与洗涤废水等,其质量浓度在130~150mg/L及20mg/L以下；染料生产含铜废水的质量浓度位1291mg/L；铜矿山含铜废水,其质量浓度在几十至几百毫克每升;二、含铜废水的处理1.化学沉淀法化学沉淀法包括氢氧化物沉淀法和硫化沉淀法;氢氧化物沉淀法中石灰法使用较广,其机理主要是往废水中添加碱一般是氢氧化钙,提供废水的pH值,使铜等重金属离子生成难容氢氧化物沉淀,从而降低废水中铜离子含量而达到排放标准;其处理工艺为：重金属酸性废水→沉砂池石灰乳混合反应池→沉淀池→净化水→外排;该法处理后的净化水有较高的pH值及钙硬度,和严重的结垢趋势,需采用合适的水质稳定措施进行阻垢后才能实现回用,而且不适于处理印刷电路板生产过程中的含铜络合物废水;硫化沉淀法是利用添加Na2S等能与重金属形成比较稳定的硫化沉淀物的原理,其工艺为：含铜废水→硫化物沉淀处理→中和处理→外排;该法用于常规的中和沉淀法无法处理的铜络合物的废水,但加入了大量的化学药剂,因此存在二次污染;案例：氢氧化钠中和沉淀酸性含铜电镀废水,当溶液pH值达到左右时,水中Cu2+质量浓度为367mg/L,滤液中铜的质量浓度小于1mg/L;采用硫化沉淀法,对含Cu2+质量浓度为120mg/L的废水进行处理,处理后废水中Cu2+<L;2.离子交换法该法能有效的去除矿山废水中的铜离子,而且具有处理容量大、出水水质好等特点,且占地少、不需对废水进行分类处理,费用相对较低,但存在投资大、对树脂要求高、不便于控制管理等缺点;工艺为：混合废水→阳离子交换柱→阴离子交换柱→回用及排放;如果原水pH值过低,应先进行pH调整,废水的Cu2+浓度过高时,应进行除铜预处理,否则树脂再生会过于频繁;用于去除废水中Cu2+的离子交换树脂有：Amberlite IRC-718整合树脂、Dowex50x8强酸性阳离子树脂、螯合树脂Dowex XFS-4195、螯合树脂Dowex XFS-41196及国内的“争光”、“强酸1号”和PK208树脂等;案例：移动车间进出水水质3.电解法Cu2+向阴极迁移并在电极表面析出;电解法处理含铜废水不仅在理论上较为成熟,而且平板电极电解槽、流态化电解槽等处理装置均在生产实际中广泛应用;案例：对氰化镀铜漂洗废水的亚铜离子进行电解处理,在阴极电流密度为dm2,电极面积比阴：阳为2:1,极距为3cm,温度为55℃,pH值为,电解质氯化钠加入量为L的条件下,电解废液2h可以使Cu+质量浓度从450mg/L 降至48mg/L;采用电解法对印刷电路板生产过程中产生的碱氨蚀度废水中的铜离子,并可以回收金属铜,在极距为28mm,电流密度100~300A/m2时,铜离子的去除率在99%以上4.重金属螯合剂采用重金属螯合剂EP110对印制电路板含铜废水进行处理,在pH值为3~13、EP110投加量大于水中Cu2+质量7倍质量比、反应时间约为15min 及投加少量PAC/PFS的条件下,可以使处理水中Cu2+含量低于L的国家允许排放标准;采用该方法处理印制电路板低铜含量的含铜废水优于采用传统的化学处理法;5.膜集成技术膜集成技术超滤、反渗透、离子交换等对含胶体、重金属Cu2+工业废水进行循环回用处理,经处理后水中的质量浓度有140mg/L下降到L,电导率达到cm,出水水质达到了生产工艺用水要求；所产生的浓缩水经铜回收浓缩系统RO浓缩后进行萃取系统,回收电解铜,实现了废水处理的闭路循环;该集成工艺可以使含铜工业废水循环回用,可回收电解铜100t/a以上;。
取样于某电子厂的污水，为一般的线路板清洗水，平均ph:1.65，废水中含有重金属镍、铜，其重金属初始浓度为初始浓度：铜>300ppm，镍<4ppm，外观为浅绿色，透明度不高。
最后的出水标准为铜<0.3pp m,镍<0.1ppm
l 工具/原料
氢氧化钠
聚合氯化铝
非离子型高分子絮凝剂
重捕剂
l 方法/步骤
1.在原水中加入氢氧化钠，调节PH值至9-10，然后加入聚合氯化铝、PAM（非离子型高分子絮凝剂）
2.去上述沉淀出水（上清液）加入100ppm重捕剂(RS100)，搅拌反应10分钟
3.加入100ppm的聚合氯化铝，快速搅拌均匀
4.加入5ppm的非离子型高分子絮凝剂，搅拌均匀后沉淀30min
5.出水即可达标排放（镍<0.1ppm，铜<0.3ppm）备注：基于原水水样指标，若实际的铜镍含量增加，应适当的提高重捕剂的剂量
l 注意事项
请按照化学实验规范操作
基于原水水样指标，若实际的铜镍含量增加，应适当的提高重捕剂的剂量。
一：重金属螯合剂的概要重金属螯合剂在无需经过任何破络合处理的情况下能够与镍铜强力螯合生成不溶于水的无害污泥重金属螯合剂能够将铜降低到0.3mg/L,镍降低到0.1mg/L以下。
二：重金属螯合剂特性及优势经过分子结构层面的系统设计，在性能方面有了更大的优势，分子极性增加，与重金属离子的作用力提高，因而具有更强的重金属螯合能力，电荷布局更科学，能够自组装成更复杂的架桥结构，因而絮凝效果显著提高。
以铜为例，重金属螯合剂可将含铜废水的铜离子浓度降至0.1ppm以下，但是用量仅为市场同类产品的1/2-1/5（游离态铜），对于络合铜用量优势更明显。
而重金属螯合剂自身无毒性，在使用过程中不会产生硫化氢等有毒有害物质，使用量也不会增加废水COD.重金属螯合剂与重金属的螯合物在高温（不高于250℃）及强酸强碱条件下不分解，因此由重金属螯合剂稳定化处理的重金属土壤不会产生二次污染。
三：注意事项1.管道投加要注意防堵2. 人工投加要做好保护措施：戴口罩、手套3. 包装与储存4. 25KG/袋，牛皮纸包装5. 存放于阴凉、干燥、通风处，不可与酸类物质一起存放四：重金属螯合剂使用方法1．首先，根据重金属含量和络合剂种类计算重金属螯合剂的用量。
根据重金属离子用量列表计算。
(对于铜，重金属螯合剂的用量是铜的3-6倍左右（重量比）；对于镍，重金属螯合剂的用量是镍的7.5倍左右，实际用量依具体情况而定。
2．用自来水将重金属螯合剂溶解成2%的溶液。
3．调整废水的PH值，重金属螯合剂适应的PH为2-14，最佳PH=8-9。
具体的起始PH根据水质情况来定。
4．在快速搅拌下（>150转/分），加入计量的重金属捕集剂重金属螯合剂溶液，反应时间2-5分钟。
若废水有强络合剂（如EDTA），反应时间适当延长到10-15分钟。
5．取反应后的少许废水过滤，A．定性检测滤液重金属的去除情况。
检测方法：在滤液中加入重金属螯合剂溶液，如变色或有沉淀产生，说明重金属离子尚未除净，继续在废水加重金属螯合剂溶液；如不变色或无沉淀产生，证明重金属已除净。
