重金属废水处理之化学法

目前，重金属废水处理方法主要有三种: 化学法、物理法和生物法 。本文主要和大家介绍第一种化学法，通过化学反应将重金属离子去除的方法，包括化学沉淀法、化学还原法、电化学和高分子重金属捕集剂法等。

一、化学沉淀法

化学沉淀法是广泛应用于工业重金属废水处理中比较有效的方法，是向水体中投加化学药品，通过沉淀反应去除重金属离子的方法，主要包括氢氧化物沉淀、硫化物沉淀和铁氧体法。

氢氧化物沉淀法处理含重金属废水具有技术成熟、投资少、处理成本低、管理方便等优点。Mirbagherz S A 等采用碱性试剂，如石灰、氢氧化钠对含铜铬废水进行处理，在pH 值分别为12 和8．7时，Cu²⁺ 和Cr³⁺ 完全沉淀下来，废水可达标排放。唱鹤鸣等用氢氧化钠溶液逐渐调节电镀废水pH值，在多个pH 值点分别沉淀出电镀废水中铜、铬、锌和镍，使废水中的重金属含量减少到最低。虽然氢氧化物沉淀法可以实现重金属离子从废水中的分离，但氢氧化物沉淀法也存在不足之处: 对于两性氢氧化物，pH 值若控制不当，重金属离子将会再次溶解; 对稀溶液中重金属去除效果不好; 沉淀体积量大、含水率高、过滤困难。目前此法在重金属废水的处理中已很少应用。

硫化物沉淀反应速度较快，沉淀物溶解度低，可以选择性处理重金属离子，通过冶炼，实现重金属离子的回收。李静文采用硫化钠沉淀法处理模拟含铅废水。在反应时间20 min，硫化钠投加量与铅离子的物质的量比为5∶1，初始pH 值为8的条件下，对废水中铅离子的去除率为99．72%，出水达到了国家污水综合排放标准。硫化物处理重金属废水时，沉淀剂本身在水中残留，过量时易形成水溶性多硫化物，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。

目前应用较广的是铁氧体法，是指向重金属废水中投加硫酸亚铁盐，通过控制pH 值和加热条件等，使废水中的重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共沉淀物。左明等研究了铁氧体法处理含镍、铬、锌、铜的废水，处理后，出水水质指标符合国家污水排放标准。但处理时间较长，温度要求较高，约70℃，因此不适用于处理较大规模的重金属废水，目前常将铁氧体法同其他废水处理方法联合使用。陈梦君等利用铁氧体联合硫化物沉淀处理电镀废水，Cu、Cr 及Ni 的去除率分别高达94．51%、97．78%和96．94%，达到电镀污染物排放标准。

二、电化学法

电化学法是近年发展起来的颇具竞争力的水处理方法，它是应用电解原理，通过电极反应和重金属离子在溶液中的迁移来实现对废水净化。随着科技发展，传统电化学处理工艺的改进以及新型电化学反应器的研制，使电化学法在重金属废水治理领域的应用更为有效，更加广泛。

1、电絮凝法

电凝聚法作为一项比较成熟的废水处理工艺，得到了广泛应用。丁春生等

考察了初始pH 值、电解时间、电流强度、NaCl 投量、离子共存及曝气量等因素对电凝聚法处理含Cr^{6 +}、Cu²⁺废水的影响。研究表明，在一定的pH值下，电流强度为4 A时，在很短的时间内，即可达到较稳定的去除效果;同时金属离子的共存对重金属废水的处理起促进作用，并且适当的曝气会提高重金属的去除率。凝聚法不宜长时间连续操作，否则电极表面易产生致密的黏膜，形成钝化。近年来采用脉冲电凝聚替代直流电凝聚可有效降低浓差极化，防止钝化。求渊等利用脉冲电凝聚法处理电镀含铬废水，铬离子去除率保持在99．5%以上，达到排放标准。与直流电凝聚法相比，其能效比高，处理时间短。电凝聚法的最新研究方向是周期换向的脉冲信号电凝聚，既具备高压脉冲电凝聚法的优点，又由于两极均可溶，更有利于金属离子与胶体间的絮凝作用，防止电极钝化。

2、微电解

微电解是基于电极表面的化学反应，在电解槽中加入一定量的活性填料，重金属废水为电解质，活性填料就形成了原电池，在填料的表面，电流在成千上万个细小的微电池内流动，在低压直流的作用下发生的电化学反应和絮凝作用，进而将水体重金属离子有效地去除。

在微电解工艺中，常用填充填料为铁屑(铸铁屑或钢铁屑) 加入石墨或炭粒。周杰等采用铁碳微电解法处理含铬废水，研究了废水中Cr(Ⅵ) 的去除效果。结果表明，采用铁碳微电解法处理含铬废水对Cr(Ⅵ) 的去除效果较好，出水Cr(Ⅵ) 含量低于0．1 mg /L，与常规的焦亚硫酸钠还原工艺相比，铁碳微电解处理含铬废水可节省75% 以上的成本。微电解与其他工艺结合可增强废水的处理效果。黄树杰采用微电解—碱液中和沉淀法处理Cr⁶⁺、Cu²⁺低浓度电镀废水，处理后废水中的Cr⁶⁺、Cu²⁺含量均达到了GB8978-96《污水综合排放标准》中的一级排放标准。电解—微电解相结合的复合电解技术是微电解发展的方向之一，探讨复合微电解技术的反应机理、过程动力学是目前该领域的研究重点。

3、电还原法

电还原法又称阴极还原法，其原理为水体中的重金属离子在静电引力的作用下向阴极迁移，在阴极表面发生还原反应而析出。该法既能去除水体中的重金属离子，又能回收高纯度重金属。但对于低浓度的重金属废水，采用传统二维电极电解时，电流密度小，电解效率低，电耗大。电化学反应本质上是一种在固液相界面上发生的电子转移反应，因此，固液相界面传质问题成为要解决的难点，各类传质的反应器也成为研究重点。在工程中常用为三维电极反应器，这类反应器传质速度快，运行费用低，占地面积小，去除效率高，在几分钟内可使重金属浓度从100 mg /L 降至0．1 mg /L。张少锋等采用三维电极法处理低浓度酸性含铅工业模拟废水，在其他条件都相同的条件下，以泡沫铜为阴极材料的三维电极，Pb²⁺ 的去除率可达85%，明显优于以不锈钢板为阴极的二维电极的34%。陈武等采用小型复极性矩型填充床作为三维电极反应器处理含锌废水，在最佳条件下，三维电极对模拟废水Zn²⁺ 去除率达到95．7%，满足国家污水综合排放标准GB8978-88Ⅱ级要求。

来源：矿机之家

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