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行業(yè)新聞

工業(yè)純水設(shè)備淺談重金屬廢水處理技術(shù)

來源:純水設(shè)備??????2018-09-20 10:16:30??????點(diǎn)擊:

純水設(shè)備http://m.creativeimagessc.com】摘要:近年來,隨著工業(yè)化的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,越來越多的工業(yè)廢水未經(jīng)認(rèn)真處理就隨意排放,導(dǎo)致水體、土壤和環(huán)境重金屬污染。介紹了重金屬廢水的來源、危害及傳統(tǒng)處理方法,并展望了重金屬廢水處理的新技術(shù)。對生物法去除廢水中重金屬的前景進(jìn)行了展望。綜合利用各種技術(shù),實(shí)現(xiàn)水資源和重金屬的雙重回收。

    簡介:水是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)工業(yè)純水設(shè)備,是整個(gè)社會進(jìn)步的維護(hù)者。根據(jù)聯(lián)合國最近的一份報(bào)告,世界上超過五分之一的人口處于中等或高供水壓力之下。中國水資源總量居世界第六位,但人均水資源量約為世界人均水資源量的四分之一。中國是水資源嚴(yán)重短缺的國家之一。據(jù)估計(jì),到2010年,總?cè)笨趯⑦_(dá)到1140億噸。近年來,隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和城市現(xiàn)代化水平的提高,大量廢水被排放,水源中重金屬積累加劇,重金屬污染嚴(yán)重。因此,重金屬廢水的處理受到國內(nèi)外學(xué)者的高度重視純水設(shè)備。本文綜述了重金屬廢水的來源、危害、處理重金屬廢水的幾種方法、優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展趨勢。

1。重金屬廢水來源及危害

    一般來說,重金屬是指金屬的密度超過4.5/立方厘米,如黃金、銀、銅、鐵、鉛、鋅、鎳、鈷、鉻、汞、鎘等。有些是人體不可缺少的微量元素,但如果過度,就會造成對環(huán)境的破壞或人體。

    廢水主要來自礦業(yè)、機(jī)械加工業(yè)、有色金屬冶煉行業(yè),石化行業(yè),電鍍行業(yè),等等,如尾礦排水、機(jī)械加工的水、除塵、排水的有色金屬冶煉廠、有色金屬加工廠的酸洗水,用水浪費(fèi)電池廢物處理和廢石場淋溶水。此外,重金屬廢水可以在制藥、農(nóng)藥、油漆和涂料行業(yè)中產(chǎn)生。重金屬廢水中重金屬的種類和含量與所從事的行業(yè)密切相關(guān)。

金屬廢水污染具有獨(dú)特的性質(zhì)。首先,它是生物可降解的,其次,它有毒性持久性。重金屬廢水流入河流和湖泊,污染土壤,土壤中的金屬可以被作物吸收,影響作物生長,導(dǎo)致減產(chǎn)或更大的損失。重金屬也可以通過植物根部進(jìn)入食物鏈,其副作用會被放大并聚集在人體中,導(dǎo)致代謝紊亂,生物功能下降,對人體造成極大的危害。1956年,熊本縣水俁縣一家氮肥公司廢水中的汞在海水和魚類中積累,造成2248人死亡。重金屬廢水造成的危害大,損失大。因此,合理處理重金屬廢水具有重要意義。

2傳統(tǒng)的重金屬廢水處理方法

    傳統(tǒng)的重金屬廢水處理工藝主要有化學(xué)沉淀法、電化學(xué)法、膜分離法、吸附法和電解法。

2.1化學(xué)沉淀

    化學(xué)沉淀法是將溶解在水溶液中的金屬離子通過化學(xué)反應(yīng),在廢水中加入藥物制劑,分離成不溶性沉淀物的過程。常用的方法有中和沉淀、硫化物沉淀和鐵氧體沉淀。中和沉淀過程是指在重金屬廢水中加入堿性溶液工業(yè)純水設(shè)備。一般選用石灰石水(Ca(OH)2溶液)。廢水中的重金屬離子會產(chǎn)生不溶性的氫氧化物沉淀。該方法操作簡便,應(yīng)用廣泛,但容易造成二次污染。硫化物沉淀是指重金屬廢水中添加硫化鈉(Na2S)溶液,重金屬離子以硫化物的形式沉積。該方法形成的沉淀相對穩(wěn)定,易于進(jìn)一步處理。鐵素體沉淀是在重金屬廢水中添加鐵鹽的過程。通過控制工藝過程,可使各種重金屬離子與鐵氧體共沉淀,然后分離、分離。該方法能同時(shí)去除多種重金屬離子,具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢。

2.2電化學(xué)方法

    電化學(xué)方法是指使用電解的基本原理,使廢水中重金屬離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)的積極的和消極的兩極分別通過電解,使重金屬積累,沉淀在電極表面或存款容器的底部,然后過程。該方法是一個(gè)復(fù)雜的過程純水設(shè)備,在此過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)和沉淀反應(yīng),需要進(jìn)一步分離純化。但該方法可以回收部分重金屬,具有一定的價(jià)值,但成本略高。當(dāng)考慮到低濃度重金屬廢水的處理成本時(shí),很少采用這種方法。

2.3膜分離

    膜分離技術(shù)是指在不改變?nèi)芤褐腥苜|(zhì)的化學(xué)形態(tài)的情況下,利用一種特殊的半透膜分離和濃縮溶質(zhì)和溶劑的方法。膜分離法可分為微濾法、超濾法、納濾法、反滲透法、電滲析法、液膜法等。該方法將廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為特定大小的不溶性小顆粒,通過濾膜去除。膜分離方法優(yōu)點(diǎn)突出,效率高,無二次污染,但膜壽命短,需要認(rèn)真維護(hù),投資成本較高。

2.4吸附法

    吸附是利用吸附劑吸附廢水中的重金屬。常用的吸附方法有物理吸附法、樹脂吸附法和生物吸附法。在物理吸附法中,吸附劑將廢水中的重金屬離子吸附到表面,再將廢水中的重金屬離子去除實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備。所述吸附劑應(yīng)具有較高的比表面積或所述吸附劑表面具有豐富的高密度孔隙結(jié)構(gòu)。常用的吸附劑有活性炭、沸石、粘土礦物、分子篩等。活性炭是最早、應(yīng)用最廣泛的吸附劑?;钚蕴烤哂休^強(qiáng)的吸附能力和較大的吸附能力。它能同時(shí)吸收各種重金屬離子,但使用壽命短,價(jià)格昂貴。吸附樹脂的方法是利用樹脂的官能團(tuán)和重金屬離子螯合物形成網(wǎng)狀絡(luò)合物進(jìn)行吸附。樹脂中含有許多活性官能團(tuán),如羥基、羧基和氨基。應(yīng)用最廣泛的殼聚糖及其衍生物已被許多環(huán)境學(xué)者證實(shí)具有良好的吸附性能。生物吸附是指利用生物化學(xué)結(jié)構(gòu)或組分特性吸附廢水中的重金屬離子。生物吸附劑的本質(zhì)是一種特殊的離子交換劑,主要是細(xì)菌、藻類和細(xì)胞提取物,對生物細(xì)胞起作用。生物吸附劑來源豐富、價(jià)格低廉、回收方便,在重金屬廢水處理中應(yīng)用越來越廣泛。

3 重金屬廢水處理新技術(shù)

3.1 納米技術(shù)及材料

    納米技術(shù)作為一門新興學(xué)科,對其研究才剛剛開始。但納米技術(shù)在水污染治理方面的巨大潛力已得到廣泛認(rèn)同。納米過濾是一種由壓力驅(qū)動的新型膜分離過程,介于反滲透與超濾之間。納濾膜主要存在以下兩個(gè)特點(diǎn):(1)膜的截留相對分子質(zhì)量為100~1 000,納濾膜存在真正的微孔,孔徑處于納米級范圍。(2)納濾膜對不同價(jià)態(tài)離子的截留效果不同,對單價(jià)離子的截留率低,對二價(jià)及多價(jià)離子的截留率則相對較高,由于讓大部分單價(jià)離子自由通過,使得納濾膜只需使用較低的操作壓力(一般為0.5~1.5 MPa);同時(shí)納濾膜的通量高,與反滲透相對,納米過濾具有設(shè)備投資低、能耗低的優(yōu)點(diǎn)。目前,采用納米過濾技術(shù)可有效去除鎳﹑鉻()﹑鎘﹑銅等重金屬污染物(主要來源于工業(yè)廢棄物泄漏和工業(yè)廢水排放)。

3.2 光催化技術(shù)

    光催化法是一種環(huán)境友好型水處理方法,利用光催化劑表面的光生電子或空穴等活性物種,通過還原或氧化反應(yīng)去除重金屬。目前,光催化法降解廢水中的重金屬大多還處于實(shí)驗(yàn)研究階段,實(shí)驗(yàn)室最常用的光催化劑是二氧化鈦(TiO2)。TiO2光催化去除重金屬離子有3 種機(jī)理:(1)光生電子直接還原金屬離子;(2)間接還原工業(yè)純水設(shè)備,即由空穴先氧化被添加的有機(jī)物,然后由產(chǎn)生的中間體來還原金屬離子;(3)氧化去除金屬離子。近年來,利用半導(dǎo)體 TiO2光催化法去除或回收廢水中的 Se4+、Cu2+、Hg2+Ag+Cr6+等金屬離子的研究備受關(guān)注,尤其對 Cr6+的研究最為廣泛。光催化法耗能低、無毒性、選擇性好、常溫常壓、快速高效,在重金屬廢水處理中前景廣闊且日益受到重視純水設(shè)備,但從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)光催化法還存在著許多問題,如重金屬離子在光催化劑表面的吸附率低,光催化劑的吸光范圍窄等。

3.3 新型介孔材料

    根據(jù)國際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)定義,介孔材料指孔徑介于 2~50 nm 的多孔材料。介孔材料具有長程結(jié)構(gòu)有序、孔徑分布窄、比表面大(>1 000 cm2/g)、孔隙率高且水熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。因此,介孔材料是當(dāng)今國際上的研究熱點(diǎn)和前沿之一。近年來,研究者通過對材料進(jìn)行化學(xué)修飾或改性處理,已制備出了諸多新型功能化介孔材料,對含Hg、CuPb、Cd 等的廢水治理展示了誘人前景實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備。馬國正等以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑,合成了A1-MCM-41介孔分子篩,研究表明,Cd2+能定量吸附在A1-MCM-41 分子篩上,最大吸附量為136.86 mg/g(Cd2+的初始質(zhì)量濃度為400 mg/L)A.M.Liu等用氨基功能介孔材料SBA-15處理含重金屬廢水,結(jié)果顯示SBA-15(NH2) Cu2+Zn2+、Cr3+Ni2+均有很強(qiáng)的去除能力。目前利用新型高效介孔材料吸附劑處理重金屬廢水仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段,吸附劑的價(jià)格限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。

3.4 基因工程技術(shù)

    Wilson20世紀(jì)90年代嘗試用基因工程技術(shù)對微生物進(jìn)行改造,并將其應(yīng)用于含汞廢水的治理,取得了較好結(jié)果。隨后其他研究者也逐漸將基因工程技術(shù)應(yīng)用于不同類型重金屬廢水的處理,從而使這一領(lǐng)域的研究日趨活躍工業(yè)純水設(shè)備。基因工程技術(shù)應(yīng)用于重金屬廢水的治理指通過轉(zhuǎn)基因技術(shù),將外源基因轉(zhuǎn)入微生物細(xì)胞中,使之表現(xiàn)出一些野生菌沒有的優(yōu)良遺傳性狀,從而實(shí)現(xiàn)對重金屬 HgCu、Cd 等高效的生物富集。利用基因工程處理重金屬廢水目前尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段,真正用于工業(yè)水平還存在一些問題,如利用基因工程菌連續(xù)化處理重金屬廢水就面臨難題。

4、結(jié)語

    水資源匱乏和環(huán)境污染的當(dāng)今社會,應(yīng)該對重金屬廢水處理更加重視,意識到重金屬廢水處理具有具大意義。應(yīng)當(dāng)綜合運(yùn)用各種技術(shù)來進(jìn)行處理廢水中的重金屬,實(shí)現(xiàn)水資源和重金屬的雙重回收,爭取最大的利益。更多環(huán)保及純水處理設(shè)備資訊請關(guān)注皙全蘇州純水設(shè)備網(wǎng)。