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重金屬水處理方法有哪些

目前,重金屬廢水處理方法大致可分為三大類:(1)化學法;(2)物理處理法;(3)生物處理法。

化學法

化學法主要包括化學沈澱法和電解法,主要適用於處理含高濃度重金屬離子的廢水,化學法是目前國內外處理含重金屬廢水的主要方法。

2.1.1化學沈澱法

化學沈澱法的原理是通過化學反應使廢水中的重金屬以溶解狀態轉化為不溶性重金屬化合物,沈澱物通過過濾分離從水溶液中去除,包括中和沈澱法、硫化物沈澱法、鐵氧體**** 沈澱法等。由於受沈澱劑和環境條件的影響,沈澱法出水濃度往往達不到要求,需要進壹步處理,產生的沈澱物必須妥善處理處置,否則會造成二次汙染。

2.1.2電解法

電解法是利用金屬的電化學特性,將金屬離子在電解後能從濃度相對較高的溶液中分離出來,然後加以利用。電解法主要用於電鍍廢水的處理,這種方法的缺點是不能將水中重金屬離子的濃度降得很低。因此,電解法不適合處理濃度較低的含重金屬離子廢水。

物理處理法

物理處理法主要包括溶劑萃取分離法、離子交換法、膜分離技術和吸附法。

2.2.1溶劑萃取分離法

溶劑萃取法是分離和提純物質的常用方法。由於液液接觸,它可以連續操作,分離效果較好。在使用這種方法時,需要選擇選擇性高的萃取劑,廢水中的重金屬壹般以陽離子或陰離子的形式存在,例如在酸性條件下與萃取劑發生絡合反應,從水相被萃取到有機相,然後在堿性條件下又被反萃取到水相,這樣溶劑就被再生以循環使用。這就要求在萃取過程中註意選擇水相的酸度。盡管萃取法有其優越性,然而萃取過程中溶劑的損耗和再生過程中的能耗,使這種方法具有壹定的局限性,應用受到很大限制。

2.2.2離子交換法

離子交換法是用離子交換劑交換重金屬離子,去除廢水中的重金屬離子。常用的離子交換劑有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、螯合樹脂等。近幾年來,國內外學者對離子交換劑的發展進行了大量的研究工作。隨著離子交換劑的不斷湧現,離子交換法在電鍍廢水深度處理和高價金屬鹽回收方面顯示出越來越多的優勢。離子交換法是壹種重要的電鍍廢水處理方法,處理量大,出水水質好,重金屬回收率高,對環境無二次汙染,但離子交換劑易氧化失效,再生頻繁,運行費用高。

2.2.3膜分離技術

膜分離技術是利用特殊的半透膜,在外加壓力的作用下,在不改變溶液化學形態的基礎上,將溶劑和溶質分離或濃縮的方法,包括電滲析和隔膜電解。電滲析是在直流電場的作用下,利用陰陽離子交換膜對溶液中陰陽離子的選擇透過性將水溶液中的重金屬離子與水分離的壹種物理化學過程。隔膜電解法是將電解裝置的陽極和陰極用膜隔開的電解方法,實際上是電滲析和電解的結合。上述方法在運行中都會遇到電極極化、結垢和腐蝕等問題。

2.2.4吸附法

吸附法是利用多孔固體物質的吸附作用去除水中重金屬離子的有效方法。吸附法的關鍵技術是吸附劑的選擇,傳統的吸附劑是活性炭。活性炭吸附能力強,去除率高,但活性炭再生效率低,難以達到回用處理水的水質要求,價格昂貴,應用受到限制。近年來,各種具有吸附能力的吸附材料逐漸被開發出來。壹些相關研究表明,殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑,殼聚糖樹脂交聯後,可重復使用 10 次而吸附能力無明顯下降。利用改性海泡石處理重金屬廢水對 Pb2+、Hg2+、Cd2+ 具有良好的吸附能力,處理後廢水中重金屬含量明顯低於汙水綜合排放標準。另據文獻報道,蒙脫石也是壹種性能良好的粘土礦物吸附劑,鋁鋯柱支撐蒙脫石在酸性條件下可去除99%的Cr 6+,出水Cr 6+含量低於國家排放標準,具有實際應用前景。

生物處理

生物處理是借助微生物或植物的絮凝、吸附、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、植物修復等方法。

2.3.1生物吸附

生物吸附是指生物借助化學作用吸附金屬離子的方法。藻類和微生物對重金屬有良好的吸附作用,具有成本低、選擇性好、吸附容量大、適用濃度範圍廣等優點,是壹種較為經濟的吸附劑。利用生物吸附去除廢水中重金屬的研究在美國等國家已初見成效。有研究者對銅綠假單胞菌菌膠體進行預處理,固定在細粒磁鐵礦上吸附工業廢水中的Cu,發現當濃度高達100 mg/L時,去除率可達96%,用酸脫附後,可回收95%的銅,預處理可提高吸附能力。但生物吸附法也存在壹些不足之處,如吸附能力易受環境因素影響,微生物對重金屬的吸附具有選擇性,重金屬廢水中往往含有多種有害重金屬,影響了微生物作用的發揮,應用受到限制等,因此有必要進行進壹步的研究。

2.3.2生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝產物進行絮凝沈澱的壹種去汙方法。雖然生物絮凝的發展還不到 20 年,但目前已發現有 17 種以上的微生物具有較好的絮凝功能,如黴菌、細菌、放線菌、酵母菌等,其中大部分微生物可用於處理重金屬。生物絮凝具有安全無毒、絮凝效率高、絮凝劑易分離等優點,具有廣闊的發展前景。

2.3.3植物修復

植物修復是指利用高等植物通過吸收、沈澱、富集等方法降低汙染土壤或地表水中重金屬的含量,從而達到控制汙染、恢復環境的目的。植物修復是利用生態工程治理環境的有效方法,是生物技術在企業廢水處理方面的延伸。利用植物處理重金屬,主要有三個環節:

(1)利用金屬積累植物或超積累植物從廢水中吸收、沈澱或富集有毒金屬:(2)利用金屬積累植物或超積累植物降低有毒金屬的活性,從而減少重金屬被浸入地下或通過空氣擴散的載體:(3)利用金屬積聚植物或超積聚植物將土壤

土壤中的金屬積聚,利用金屬積聚植物或超積聚植物將土壤中的金屬積聚

土壤是治理環境的有效方法。/p>

利用金屬積累植物或超積累植物提取土壤或水中的重金屬,將其富集並輸送到植物根部和地上莖枝的可收獲部分。通過收獲或移除已積累和富集重金屬的植物枝條,可降低土壤或水中的重金屬濃度。可用於植物修復技術的植物包括藻類植物、草本植物和木本植物。

藻類凈化重金屬廢水的能力主要體現在對重金屬的強吸附性上。褐藻對 Au 的吸附量達 400mg/g,綠藻在壹定條件下對 Cu、Pb、La、Cd、Hg 等重金屬離子的去除率達 80%~90%。郝雲濤等分離篩選出壹株抗重金屬能力較強的橢球小球藻,研究了不同濃度重金屬Cu、Zn、Ni、Cd對該藻類生長及其吸收富集重金屬離子的影響。結果表明,藻類對鋅和鎘有很強的耐受性。對四種重金屬的耐受性依次為 Zn>;Cd>;Ni>;Cu。該藻對重金屬的去除效果較好,在 15 μmol/L Cu2+、300 μmol/L Zn2+、100 μmol/L Ni2+和 30 μmol/L Cd2+濃度下處理 72 小時,去除率分別達到 40.93%、98.33%、97.62%和 86.88%。由此可見,這種藻類可以應用於含重金屬廢水的處理。

應用草本植物凈化重金屬廢水的報道很多。風眼蓮(Eichhoria crassipes Somis)是國際公認的常用於汙染治理的水生漂浮植物,具有生長迅速、既耐低溫又耐高溫的特點,能快速大量富集廢水中的多種重金屬,如Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等重金屬。張誌傑等人的研究結果表明,幹重 lkg 的蕙蘭在 7~l0d 內可吸收 3.797g 鉛和 3.225g 鎘。Zhou Fan 等研究發現,蕙蘭對鈷和鋅的吸收率分別高達 97% 和 80%。Typhao rientaliS Pres1 也是壹種很好的凈化重金屬的草本植物,它具有特殊的結構和功能,如肉質葉和發達的柵欄組織。該植物在高濃度重金屬廢水中長期生長,形成了抵抗惡劣環境的特殊結構,並能自我調節某些生理活動,適應汙染和毒性。文瑞等人研究了廣東韶關凡口鉛鋅礦選礦廢水處理中闊葉香蒲人工濕地系統的穩定性。10 年的監測結果表明,該系統能有效凈化鉛鋅礦廢水。未經處理的廢水中含有高濃度的有害金屬鉛、鋅、鎘,通過人工濕地處理後,出水水質明顯改善,其中鉛、鋅、鎘的凈化率分別達到 99.0%、97.% 和 94.9%,均低於國家工業廢水排放標準。此外,還有很多具有凈化作用的草本植物,如喜蓮子草、水龍、刺苦草、浮萍、檾麻等。

利用木本植物處理汙染水體,具有凈化效果好、處理量大、受氣候影響小、不易造成二次汙染等優點,越來越受到人們的重視。胡煥斌等的實驗結果表明,蘆葦和池杉兩種植物對重金屬鉛、鎘有較強的富集能力,木本植物池杉的凈化效果優於草本植物蘆葦。周青等研究了5種常綠喬木對鎘汙染脅迫的響應,實驗結果表明,在高濃度鎘脅迫下,5種喬木葉片葉綠素含量、細胞質膜通透性、過氧化物酶活性和鎘富集等生理生化特性均產生了明顯變化,其中,黃楊、海桐、池杉對鎘汙染的抗性優於苦楝和冬青。以木本植物為主體的重金屬廢水處理技術,可以切斷有毒有害物質進入人體和家畜食物鏈的途徑,避免二次汙染,可以定向培育,在治理汙染的同時,還可以美化環境,獲得壹定的經濟效益,是壹種理想的環境修復方法。

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