環(huán)境污染一直以來(lái)頗受關(guān)注,特別是水污染這一塊,一直給我們的生活帶來(lái)了很多的困擾,那么對(duì)于含重金屬?gòu)U水如何進(jìn)行處理,美國(guó)聯(lián)合系統(tǒng)有限公司為你作出以下解析:
含重金屬?gòu)U水處理方法目大致可以分為三大類:(1)化學(xué)法;(2)物理處理法;(3)生物處理法。
化學(xué)法化學(xué)法主要包括化學(xué)沉淀法和電解法,主要適用于含較高濃度重金 屬離子廢水的處理, 化學(xué)法是目前國(guó)內(nèi)外處理含重金屬?gòu)U水的主要方 法。
2.1.1 化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法的原理是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn) 變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔铮?通過(guò)過(guò)濾和分離使沉淀物從水溶液中 去除,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法。由于受沉 淀劑和環(huán)境條件的影響,沉淀法往往出水濃度達(dá)不到要求,需作進(jìn)一 步處理, 產(chǎn)生的沉淀物必須很好地處理與處置, 否則會(huì)造成二次污染。
2.1.2 電解法
電解法是利用金屬的電化學(xué)性質(zhì),金屬離子在電解時(shí)能夠從相對(duì)高 濃度的溶液中分離出來(lái),然后加以利用。電解法主要用于電鍍廢水的 處理, 這種方法的缺點(diǎn)是水中的重金屬離子濃度不能降的很低。 所以, 電解法不適于處理較低濃度的含重金屬離子的廢水。
物理處理法
物理處理法主要包含溶劑萃取分離、離子交換法、膜分離技術(shù)及吸附法。
2.2.1 溶劑萃取分離
溶劑萃取法是分離和凈化物質(zhì)常用的方法。由于液液接觸,可連續(xù) 操作,分離效果較好。使用這種方法時(shí),要選擇有較高選擇性的萃取 劑,廢水中重金屬一般以陽(yáng)離子或陰離子形式存在,例如在酸性條件 下,與萃取劑發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),從水相被萃取到有機(jī)相,然后在堿性條 件下被反萃取到水相,使溶劑再生以循環(huán)利用。這就要求在萃取操作 時(shí)注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優(yōu)越性,然而溶劑在萃取過(guò) 程中的流失和再生過(guò)程中能源消耗大,使這種方法存在一定局限性, 應(yīng)用受到很大的限制。
2.2.2 離子交換法
離子交換法是重金屬離子與離子交換劑進(jìn)行交換,達(dá)到去除廢水中 重金屬離子的方法。常用的離子交換劑有陽(yáng)離子交換樹脂、陰離子交 換樹脂、螯合樹脂等。幾年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者就離子交換劑的研制開(kāi)發(fā) 展開(kāi)了大量的研究工作。隨著離子交換劑的不斷涌現(xiàn),在電鍍廢水深 度處理、高價(jià)金屬鹽類的回收等方面,離子交換法越來(lái)越展現(xiàn)出其優(yōu) 勢(shì)。離子交換法是一種重要的電鍍廢水治理方法,處理容量大,出水 水質(zhì)好,可回收重金屬資源,對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染,但離子交換劑易氧 化失效,再生頻繁,操作費(fèi)用高。
2.2.3 膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)是利用一種特殊的半透膜,在外界壓力的作用下,不改 變?nèi)芤褐谢瘜W(xué)形態(tài)的基礎(chǔ)上,將溶劑和溶質(zhì)進(jìn)行分離或濃縮的方法, 包括電滲析和隔膜電解。電滲析是在直流電場(chǎng)作用下,利用陰陽(yáng)離子 交換膜對(duì)溶液陰陽(yáng)離子選擇透過(guò)性使水溶液中重金屬離子與水分離 的一種物理化學(xué)過(guò)程。 隔膜電解是以膜隔開(kāi)電解裝置的陽(yáng)極和陰極而 進(jìn)行電解的方法,實(shí)際上是把電滲析與電解組合起來(lái)的一種方法。上 述方法在運(yùn)行中都遇到了電極極化、結(jié)垢和腐蝕等問(wèn)題。
2.2.4 吸附法
吸附法是利用多孔性固態(tài)物質(zhì)吸附去除水中重金屬離子的一種有效 方法。吸附法的關(guān)鍵技術(shù)是吸附劑的選擇,傳統(tǒng)吸附劑是活性炭?;?性炭有很強(qiáng)吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,處理水質(zhì)很 難達(dá)到回用要求,價(jià)格貴,應(yīng)用受到限制。近年來(lái),逐漸開(kāi)發(fā)出有吸 附能力的多種吸附材料。有相關(guān)研究表明,殼聚糖及其衍生物是重金 屬離子的良好吸附劑,殼聚糖樹脂交聯(lián)后,可重復(fù)使用 10 次,吸附 容量沒(méi)有明顯降低。利用改性的海泡石治理重金屬?gòu)U水對(duì) pb2+、 hg2+、cd2+ 有很好的吸附能力,處理后廢水中重金屬含量顯著低于 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。 另有文獻(xiàn)報(bào)道*也是一種性能良好的粘土礦 物吸附劑, 鋁鋯柱撐*在酸性條件下對(duì) cr 6+的去除率達(dá)到 99%, 出水中 cr 6+含量低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn),具有實(shí)際應(yīng)用前景。
生物處理法
生物處理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用 去除廢水中重金屬的方法,包括生物吸附、生物絮凝、植物修復(fù)等方 法。
2.3.1 生物吸附
生物吸附法是指生物體借助化學(xué)作用吸附金屬離子的方法。藻類和 微生物菌體對(duì)重金屬有很好的吸附作用, 并且具有成本低、 選擇性好、 吸附量大、濃度適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),是一種比較經(jīng)濟(jì)的吸附劑。用生 物吸附法從廢水中去除重金屬的研究,美國(guó)等國(guó)家已初見(jiàn)成效。有研 究者預(yù)處理假單胞菌的菌膠團(tuán)后, 將其固定在細(xì)粒磁鐵礦上來(lái)吸附工 業(yè)廢水中 cu,發(fā)現(xiàn)當(dāng)濃度高至 100 mg/l 時(shí),除去率可達(dá) 96%,用 酸解吸,可以回收 95%銅,預(yù)處理可以增加吸附容量。但生物吸附法 也存在一些不足,例如吸附容量易受環(huán)境因素的影響,微生物對(duì)重金 屬的吸附具有選擇性,而重金屬?gòu)U水常含有多種有害重金屬,影響微 生物的作用,應(yīng)用上受限制等,所以還需再進(jìn)行進(jìn)一步研究。
2.3.2 生物絮凝
生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一 種除污方法。生物絮凝法的開(kāi)發(fā)雖然不到 20 年,卻已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有 17 種 以上的微生物具有較好的絮凝功能,如霉菌、細(xì)菌、放線菌和酵母菌 等,并且大多數(shù)微生物可以用來(lái)處理重金屬。生物絮凝法具有安全無(wú) 毒、絮凝效率高、絮凝物易于分離等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的發(fā)展前景。
2.3.3 植物修復(fù)法
植物修復(fù)法是指利用高等植物通過(guò)吸收、沉淀、富集等作用降低已有 污染的土壤或地表水的重金屬含量, 以達(dá)到治理污染、修復(fù)環(huán)境的目 的。植物修復(fù)法是利用生態(tài)工程治理環(huán)境的一種有效方法,它是生物 技術(shù)處理企業(yè)廢水的一種延伸。利用植物處理重金屬,主要有三部分 組成:
(1)利用金屬積累植物或超積累植物從廢水中吸取、沉淀 或富集有毒金屬:
(2)利用金屬積累植物或超積累植物降 低有毒金屬活性,從而可減少重金屬被淋濾到地下或通過(guò) 空氣載體擴(kuò)散:
(3)利用金屬積累植物或超積累植物將土 壤中或水中的重金屬萃取出來(lái),富集并輸送到植物根部可收割部分 和植物地上枝條部分。 通過(guò)收獲或移去已積累和富集了重金屬植物的 枝條,降低土壤或水體中的重金屬濃度。在植物修復(fù)技術(shù)中能利用的 植物有藻類植物、草本植物、木本植物等。
藻類凈化重金屬?gòu)U水的能力主要表現(xiàn)在對(duì)重金屬具有很強(qiáng)的吸附 力。褐藻對(duì) au 的吸收量達(dá) 400mg/g,在一定條件下綠藻對(duì) cu、pb、 la、cd、hg 等重金屬離子的去除率達(dá) 80%~90%。浩云濤等分離篩 選獲得了一株高重金屬抗性的橢圓小球藻(chlorella ellipsoidea),并研 究了不同濃度的重金屬銅、鋅、鎳、鎘對(duì)該藻生長(zhǎng)的影響及其對(duì)重金 屬離子的吸收富集作用。結(jié)果顯示,該藻 zn 和 cd 具有很高的耐受 性。對(duì)四種重金屬的耐受能力依次為鋅>鎘>鎳>銅。該藻對(duì)重金屬具 有很好的去除效果,15μmol/l cu2+、300μmol/l zn2+、100μmol/l ni2+、 30μmol/l cd2+濃度 72h處理, 去除率分別達(dá)到 40.93%、 98.33%、 97.62%、86.88%。由此可見(jiàn),此藻類可應(yīng)用于含重金屬?gòu)U水的處理。
蓮(eichhoria crassipes somis)是上*和常用的一種治理污染的 水生漂浮植物,它具有生長(zhǎng)迅速,既能耐低溫、又能耐高溫的特點(diǎn), 能迅速、大量地富集廢水中 cd、pb、hg、ni、ag、co、cr 等多種重 金屬。研究結(jié)果表明,干重 lkg 的風(fēng)眼蓮在 7~l0d 可吸收鉛 3.797g、 鎘 3.225g。風(fēng)眼蓮對(duì)鈷和鋅的吸收率分別高達(dá) 97%和 80%。香蒲 (typhao rientalis pres1)也是一種凈化重金屬的優(yōu)良草本植物,它具有 特殊的結(jié)構(gòu)與功能,如葉片成肉質(zhì)、柵欄組織發(fā)達(dá)等。香蒲植物長(zhǎng)期 生長(zhǎng)在高濃度重金屬?gòu)U水中形成特殊結(jié)構(gòu)以抵抗惡劣環(huán)境并能自我 調(diào)節(jié)某些生理活動(dòng), 以適應(yīng)污染毒害。歷時(shí) 10 年的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明, 該系統(tǒng)能有效地凈化鉛鋅礦廢水。 未處理的廢水含有高濃度的有害金 屬鉛、鋅、鎘經(jīng)人工濕地后,出水口水質(zhì)明顯改善,其中鉛、鋅、鎘 的凈化率分別達(dá) 99.0%,97.%和 94.9%,且都在國(guó)家工業(yè)污水 的排放標(biāo)準(zhǔn)之下。此外,還有很多草本植物具有凈化作用,如喜蓮子 草、水龍、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
采用木本植物來(lái)處理污染水體,具有凈化效果好,處理量大,受氣候 影響小,不易造成二次污染等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到人們的重視。胡煥斌 等試驗(yàn)結(jié)果表明,蘆葦和池杉兩種植物對(duì)重金屬鉛和鎘都有較強(qiáng)富集 能力,而木本植物池杉比草本植物蘆葦具有更好的凈化效果。周青等 研究了 5 種常綠樹木對(duì)鎘污染脅迫的反應(yīng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在高濃度 鎘脅迫下,5 種樹木葉片的葉綠素含量、細(xì)胞質(zhì)膜透性、過(guò)氧化氫酶活 性及鎘富集量等生理生化特性均產(chǎn)生明顯變化,其中,黃楊、海桐,杉 木抗鎘污染能力優(yōu)于香樟和冬青。以木本植物為主體的重金屬?gòu)U水處 理技術(shù),能切斷有毒有害物質(zhì)進(jìn)入人體和家畜的食物鏈,避免了二次 污染,可以定向栽培,在治污的同時(shí),還可以美化環(huán)境,獲得一定的 經(jīng)濟(jì)效益,是一種理想的環(huán)境修復(fù)方法。
pam便攜式重金屬分析儀采用陽(yáng)極溶出伏安極譜法原理,將樣品被測(cè)離子在適當(dāng)?shù)牡滓阂约巴饧与妷合孪入娊飧患诠ぷ麟姌O上,然后改變外加電壓,使樣品氧化溶出得到陽(yáng)極電解液,并測(cè)定其中離子含量。pam是一臺(tái)便攜式的陽(yáng)極溶出伏安極譜儀,廣泛應(yīng)用于水源地應(yīng)急監(jiān)測(cè),化工廠排污檢查等領(lǐng)域,與almightier-polarography和stacuater擁有相同的原理,在應(yīng)用領(lǐng)域互為補(bǔ)充。