重金属废水处理技术研究论文 3页

重金属废水处理技术研究11315030224叶鹏辉摘要：熏金屌废水是对环境污染最严熏和对人类危害最大的工业废水之一，处理好粟金屈废水，是非常必要的。本文论述了熏金属废水污染现状，阐述了W内外处理熏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，指出丫研发新技术和多种技术综合应用是今后处理ffl金属废水的发展趋势。关键词:重金属废水；方法；趋势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祖物生长最终威胁人类健康。水体重金属污染己成为当今主要的环境M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秉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，包括屮和沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法和铁氧体共沉淀法等。其屮，屮和沉淀法是目前工业上应用最广的方法。向重金属悛水中投加碱中和剂，使废水中的重金属形成溶解度较小的絚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HI、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，电解法可分力电解沉淀法和冋收重金属电解法。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Cr3+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。1.3吸附法1.3.1物理吸附物理吸附法主要是利用具有高的比表面积或表面具有高空隙结构的物质，如活性炭、矿物质和分子筛等，吸附去除重金属的方法。活性炭是最早、也是应用最广的吸附剂，但其价格昂贵，使用寿命短。近年来，发现矿物材料具有很强的吸附能力，如沸石、蛇纹石、硅藻土等。其中，沸石是目前发现的天然矿物中比表面积最大、吸附性能最强的矿物。此法只能处理低浓度含铬废水，同时对吸附铬后的沸石的处理也有相应要求。1.3.2树脂吸附树脂中含有羟基、羧基、氨基等活性基团可与重金属离子进行螯合，形成网状结构的笼n形分子，因此能有效地吸附重金属。其中壳聚糖及其衍生物是处理重金属废水的理想材料。改性后的壳聚糖用于吸附重金属离子，具有吸附容量人、吸附速度快、易洗脱、应用范围广等优点，但目前多集中在改性壳聚糖的静态吸附研究上，实际应用还有一定差距。1.3.3生物吸附生物吸附指利用生物体的化学结构或成分特性来吸附水中的重金属。凡具有从溶液中分离重金属能力的生物体及其衍生物统称为生物吸附剂。生物吸附剂主要是菌体、藻类及一些细胞提取物。目前，利用生物吸附去除废水屮重金属的研究越来越受到重视。但由于生物吸附容量一定、选择性高，所以应用范围限制在低浓度、单组分的重金属废水的处理中。1.4膜分离法膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力作用下，不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法。膜技术包括反渗透、超滤、电渗析、液膜和滲透蒸发等。目前，反渗透和超滤膜在电镀废水处理屮已得到广泛应用。人连化物所利用芳香聚酰胺型高分子化合物作为膜材料（DP-1）组装成反渗透器对去除电镀废水中的镍、镉效果极佳。液膜法分离快、耗能少，重金属资源可回收，近年來也已川于小型电镀厂含Cr3+、Zn2+废水处理。与其他技术相比，膜技术没备简单，占地面积少，使用范围广，处理效率高，节能并能实现重金属的回收，另外不需加化学试剂，不会造成二次污染。但存在膜组件昂贵和使用过程屮膜的污染和膜通量下降问题。随着膜技术在废水领域中的深入研究，将膜技术与其他工艺组合起来处理重金属废水将是今后的发展趋势。2重金属废水处理新技术2.1纳米技术及材料纳米技术作为一门新兴学科，对其研宄才刚刚开始。但纳米技术在水污染治理方而的巨大潜力已得到广泛认同。纳米过滤是一种由压力驱动的新型膜分离过程，介于反渗透与超滤之间。纳滤膜主要存在以下两个特点：（1）膜的截留相对分子质量为100〜1000,纳滤膜存在真正的微孔，孔径处于纳米级范围。（2）纳滤膜对不同价态离子的截留效果不同，对单价离子的截留率低,对二价及多价离子的截留率则相对较高，巾于让大部分单价离子A巾通过,使得纳滤膜只需使用较低的操作压力（一般为0.5〜1.5MPa）;同时纳滤膜的通商，与反滲透相对，纳米过滤具有设备投资低、能耗低的优点。目前，采用纳米过滤技术可有效去除镍、铬（VI）、镉、铜等重金属污染物（主要来源于工业废弃物泄漏和工业废水排放）。2.2光催化技术光催化法是一种环境友好型水处理方法，利用光催化剂表面的光生电子或空穴等活性物种，通过还原或氧化反应去除重金属。R前，光催化法降解废水中的重金属大多还处于实验研究阶段，实验室最常用的光催化剂是二氧化钛（TiO2）。TiO2光催化去除重金属离子有3种机理：（1）光生电子直接还原金属离子；（2）间接还原，即由空穴先氧化被添加的有机物，然后由产生的中间体来还原金属离子；（3）氧化去除金属离子。光催化法耗能低、无毒性、选择性好、常温常压、快速高效，在重金属废水处理中前景广阔且日益受到重视，但从实际应用的角度出发光催化法还存在着许多问题，如重金属离子在光催化剂表而的吸附率低，光催化剂的吸光范围窄等。2.3新型介孔材料根据国际理论和应用化学联合会（IUPAC）定义，介孔材料指孔径介于2〜50nm的多孔材料。介孔材料具有长程结构有序、孔径分布窄、比表面大（＞1000cm2/g）、孔隙率高且水热稳定性好等优点。因此，介孔材料是当今国际上的研究热点和前沿之一。近年来，研究n者通过对材料进行化学修饰或改性处理，已制备出了诸多新型功能化介孔材料，对含Hg、Cu、Pb、Cd等〔16-20）的废水治理展示了诱人前景。0前利用新型高效介孔材料吸附剂处理重金属废水仍处于实验研宄阶段，吸附剂的价格限制了其在工业上的应川。2.4基因工程技术Wilson在20世纪90年代尝试用基因工程技术对微生物进行改造，并将其应用于含汞废水的治理，収得丫较好结果。随后其他研究者也逐渐将基因工程技术应用于不同类型重金属废水的处理，从而使这一领域的研宄口趋活跃。基因工程技术应用于重金属废水的治理指通过转基因技术，将外源基因转入微生物细胞屮，使之表现出一些野生菌没有的优良遗传性状，从而实现对重金属Hg、Cu、Cd等高效的生物富集。利用基因工程处理重金属废水目前尚处于实验研究阶段，真正用于工业水平还存在一些问题，如利用基因工程菌连续化处理重金属废水就面临难题。3结束语上述各种处理重金属废水的方法有很多优点，但是存在技术、经济效益和环境保护等问题，为了满足日益严格的环保要求，对于研发新技术势在必行。重金属废水水质a杂，金属种类繁多，加强各种处理技术的综合应用，将处理后的重金属充分回收、废水回用，以达到经济效益和环境效益相统一，将是今后重金属废水处理技术的发展趋势。参考文献：[1]邹哲，王敏.纳米材料在废水处理中的应用进展[J].江西化工，2008，3(11)：33-35.[2]刘守新，孙承林•金屈离子的光催化去除研宄进展[J].化学通报，2004，67(12)：898-903.[3]马国正，刘聪，南俊民.Al—MCM—41介孔分子筛对镉离子吸附性能的研究[J].华南师范大学学报:自然科学版，2008(3):77-81.[4]陈志强，温沁雪.重金属废水生物处理技术.给水排水，2004(07):p.49-52.[5]于萍，任月明，张密林.处理重金属废水技术的研宄进展.环境科学与管理，2006(07):p.103-105+108.[6]张玉刚，龙新宪，陈舌梅.微生物处理重金屈废水的研宄进展.环境科学与技术,2008(06):p.58-63.[7]刘绍忠.电化学法处理熏金诚废水的应用研究.工业水处理，2010(02):p.86-88.[8]高长生，罗沿予，S娟.熏金属废水处理技术研究.绿色科技，2012(02):p.132-134.[9]邹照华.重金属废水处理技术研究进展.工业水处理，2010(05):p.9-12.[10]张帆.吸附法处理重金属废水的研宄进展.化工进展，2013(11):p.2749-2756.