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水中重金屬的化學(xué)法處理的介紹
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。
2.2.1 化學(xué)沉淀法
中和沉淀法，硫化物沉淀法，鐵氧體沉淀法，鋇鹽沉淀法，淀粉黃原酸酯沉淀法，
化學(xué)沉淀法的原理是通過化學(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?/span>,通過過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。
2.2.2 電解法處理
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,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。
還原法
含金屬離子廢水用還原劑接觸反應(yīng),將金屬離子由高價(jià)還原至低價(jià)。還原劑常用的是*和亞硫酸鹽。例如,沉淀銅法是讓廢水通過裝有鐵屑的流槽中, Cu2+被還原為Cu,積于鐵屑表面而加以回收。
化學(xué)還原法
利用重金屬的多種價(jià)態(tài),加入一定的氧化劑和還原劑,使重金屬獲得人們所需價(jià)態(tài)[8]。這種方法能使廢水中的重金屬離子向更易生成沉淀或毒性較小的價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)換,然后再沉淀去除。常用的還原劑有、亞硫酸氫鈉、*等。在實(shí)際操作中要注意使用適當(dāng)?shù)脑噭?/span>,使生成物低毒或無(wú)毒,避免二次污染,同時(shí)還要考慮試劑的經(jīng)濟(jì)性和來源廣泛性。此方法一般用在廢水預(yù)處理過程中。日本同冶礦業(yè)公司發(fā)明的鐵粉法用于去除含鉻廢水,不僅能還原六價(jià)鉻離子,而且還可利用鐵活性較高的特點(diǎn)固化重金屬離子,以金屬形式析出,利于重金屬回收,但缺點(diǎn)是占地面積大,產(chǎn)生廢渣量大。
凝聚－絮凝法
向污水中投加凝聚劑，使污水中的膠體顆粒失去穩(wěn)定性而下沉。為了使顆粒增大，凝聚后進(jìn)行絮凝使不穩(wěn)定的顆粒變成大的絮狀物[5]。一般情況下，凝聚－絮凝法需要調(diào)節(jié)pH，而且需要加入鐵鹽/鋁鹽作為凝聚劑以克服顆粒間的排斥力。一般情況下，凝聚－絮凝法能處理重金屬濃度不超過100 mg/L或高于1000 mg/L 的污水。和中和沉淀法相似，凝聚－絮凝法的pH 在11.0～11.5 是效的
氣浮法
氣浮法處理電鍍廢水時(shí)，須先將重金屬離子析出，加入表面活性劑物質(zhì)，使重金屬析出物疏水化，然后粘附于上升氣泡表面，通過上浮去除。按粘附方式不同將氣浮法分為離子氣浮、泡沫氣浮、沉淀氣浮和吸附膠體氣浮4 大類。離子氣浮是重金屬離子和表面活性劑直接形成沉淀，然后粘附于氣泡上的分離方法。如脂肪族有機(jī)化合物RM
去除Cr6+。泡沫氣浮是重金屬通過表面活性劑的橋梁作用直接與氣泡粘附。沉淀氣浮特征是重金屬離子先形成化學(xué)沉淀，然后通過表面活性劑或直接粘附于氣泡上，形成的沉淀形式有氫氧化物、硫化物等，常用的表面活性劑是月桂磺酸鈉。膠體氣浮是利用絮凝劑FeCl3
或AlCl3，先形成氫氧化物膠體，然后廢水重金屬離子被膠體吸附，通過表面活性劑或直接粘附于氣泡上。氣浮法對(duì)處理稀的電鍍廢水具有*優(yōu)點(diǎn)：重金屬殘留低，操作速度快，占地少，廢水處理量大，生成的渣泥體積小、重金屬含量高、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)低。但出水鹽分和油脂含量高，浮渣和凈化水回用問題需進(jìn)一步解決。
高分子重金屬捕集劑法
高分子重金屬捕集劑法是指利用高分子基體具有親水性的螯合形成基的特點(diǎn)，與水中的重金屬離子選擇性的反應(yīng)生成不溶于水的金屬絡(luò)合物，從而達(dá)到去除重金屬離子的目的。重金屬捕集劑可采用二烴基二硫代磷酸的銨鹽、鉀鹽或鈉鹽，活性基團(tuán)（給電子基團(tuán)）為二硫代磷酸。因?yàn)榛钚曰鶊F(tuán)中的硫原子電負(fù)性小、半徑較大、易失去電子
并易極化變形產(chǎn)生負(fù)電場(chǎng)，故能捕捉陽(yáng)離子并趨向成鍵，生成難溶于水的二烴基二硫代磷酸鹽。當(dāng)捕集劑與某一金屬離子結(jié)合時(shí)，均通過其結(jié)構(gòu)中的2 個(gè)硫與烴基及磷酸根和金屬離子形成多個(gè)環(huán)，生成穩(wěn)定且難溶于水的金屬螯合物。處理重金屬?gòu)U水時(shí)反應(yīng)的效率較高，污泥沉淀快，含水率低，并具有良好的選擇性，可將部分重金屬離子與
其他離子分離、回收再利用，從而克服了傳統(tǒng)化學(xué)處理法的不足，為后續(xù)的處理提供了方便，特別對(duì)重金屬含量低的廢水，處理費(fèi)用相對(duì)較低，有很好的應(yīng)用前景。
近年來,一種將傳統(tǒng)的離子交換與電滲析結(jié)合的技術(shù),電去離子(EDI,electrodeionization)技術(shù),引起了人們的極大興趣。隨著EDI技術(shù)的不斷發(fā)展,已有一些研究者開始嘗試用EDI來處理重金屬?gòu)U水,包括Cu2+、Ni2+、Pb2+,并取得了良好效果。研究表明,EDI有望成為一種全新的高效、穩(wěn)定、環(huán)境友好型的重金屬?gòu)U水處理技術(shù)[2,3]
電去離子技術(shù)是將離子交換樹脂填充在電滲析(ED)器的淡水室中,從而將離子交換與電滲析進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,在直流電場(chǎng)作用下同時(shí)實(shí)現(xiàn)離子的深度脫除與濃縮,以及樹脂連續(xù)電再生的新型復(fù)合分離過程。該工藝過程結(jié)合了電滲析和離子交換各自的優(yōu)點(diǎn),彌補(bǔ)了兩者原有的缺陷,即它既保留了電滲析連續(xù)除鹽和離子交換樹脂深度除鹽的優(yōu)點(diǎn),又克服了電滲析濃差極化所造成的不良影響,且避免了離子交換樹脂酸堿再生所造成的環(huán)境污染。所以,無(wú)論從技術(shù)角度還是運(yùn)行成本來看,EDI都比電滲析或離子交換更高效,對(duì)環(huán)境更友好。EDI的基本原理主要包括離子交換、在直流電場(chǎng)作用下離子的選擇性遷移及樹脂的電再生這3個(gè)方面。水中的離子首先通過交換作用吸附于樹脂顆粒上,
然后在外直流電場(chǎng)作用下經(jīng)由樹脂顆粒構(gòu)成的導(dǎo)電傳遞路徑遷移到離子交換膜表面,并透過離子交換膜進(jìn)入濃縮室。在樹脂、交換膜與水相接觸的界面擴(kuò)散層中的極化使水解離為H+和OH-,這兩種離子會(huì)及時(shí)地作用于樹脂的再生,從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的去離子過程。
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