金属络合离子

重金属离子络合剂法处理含铅废水的实验研究

2009-12-14 09:41

来源：重金属污染，砷污染防治信息网

崔树荣、李敏、崔涛、周炜、胡国宪、徐照辉

摘要:工矿企业所排放的含铅废水是导致我国地表水体铅污染的主要污染来源之一。近年来我国铅污染事件频发，已经严重危害到了人民的健康，兰州捷晖生物环境工程有限公司研制成功的重金属离子络合剂具有出水可回用，废水中的铅可以回收利用，无二次污染，节能环保等特点，在重金属污染治理领域，受到了广大用户的好评。

关键词：重金属离子络合剂含铅废水回收利用

1、前言

铅是自然界中分布很广的一种元素。据有关资料统计显示，全世界大约有40%的铅用于制造蓄电池，20%以烷基铅形式加入汽油作为防爆剂，12%用于建筑材料，6%用于电缆外防护层，5%用于制造弹药，剩下17%用于其他用途[1]。仅有约1/4的铅被回收再利用[2]，其余大部分以废气、废水、废渣等各种形式排放于环境中，造成大面积的大气、水体、土壤等环境铅污染[3-7]。最终，影响人体的神经系统、造血系统、消化系统以及生殖系统，危害人体健康，特别是对儿童的危害最大。根据有关医学研究表明：儿童血铅水平高于或等于100 μg/L时将对儿童智力发育产生影响，导致儿童智力下降[8]；儿童的血铅含量与智商（IQ）呈显著负相关，当血铅水平每增加100 μg/L时，智商平均降低1~3分；国际医学权威杂志“New England Journal of Medicine”多次发表文章证明,儿童在发育早期严重铅中毒引起的智力和脑功能损伤是不可逆的[9]。我国地表水体中铅污染现象仍比较普遍，虽然部分区域已经得到明显改善。工矿企业所排放的含铅废水是导致我国地表水体铅污染的主要污染来源之一。近年来我国铅污染事件频发，主要事件有：

2006年9月，甘肃省徽县发生铅污染事件，监察部和原国家环保总局联合调查组调查表明，徽县有色金属冶炼公司是此次污染事件的直接责任单位。

2006年11月，河南省卢氏县发生铅污染事件，主要污染源是卢氏县星火冶炼厂。

2009年8月，陕西省凤翔县发生铅污染事件，陕西东岭冶炼公司是造成这次儿童血铅超标的主要污染源。

这些事件说明我国地表水体中铅污染现象比较普遍，已经严重危害到了人民的健康。而工矿企业所排放的含铅废水是导致我国地表水体铅污染的主要污染来源之一。

现有含铅废水的处理方法有：化学沉淀法、离子交换树脂法和吸附法等[10]，这些方法都只是将污染转化成沉淀或是更易处理的形式，最终的处置通常是进行填埋，然而由此带来的二次污染常需付出更昂贵的代价。另外，这些方法在实际操作中常存在一定缺陷，尤其是对浓度较低的含铅废水常行不通，近年来，能够满

足日益严格的环保要求的处理方法不多，本文的主要研究利用兰州捷晖生物环境工程有限公司研制成功的重金属离子络合剂处理含铅废水，利用重金属离子络合剂处理和回收废水中的铅，是目前实践证明最有发展前途的一种新方法。它与传统的处理方法相比，具有以下优点：

(1)出水水质好，可重复利用

(2)污泥量少，其中金属含量高，便于回收；

(3)重金属离子络合剂无毒无味，使用过程中，不产生二次污染，安全可靠；

(4)节能，处理效率高；

(5)大多数废水不需中和，可直接用重金属离子络合剂处理；

(6)不会去除如钠、镁、钾、钙等碱土金属；

(7)投资小，运行费用低，无二次污染。

2 材料与方法

2.1 试验仪器

变速搅拌机1台、德国Lovibond ET99730分光光度计1台、pHS一2型酸度计等。

2.2重金属离子络合剂作用机理

该产品是有机酸盐和生物技术的完美结合，通过复杂的反应工程去除重金属。在反应过程中，有机酸盐中所含有的-COOH(羧基)，-OH（羟基），-NH2(氨基)等官能基团以及自身带有的负电荷阴离子性质，均对金属离子有吸附作用，同时表面还黏附着大量有机含硫、含磷高分子化合物。金属离子与表面结构材料上的羧基阴离子、磷酸阴离子、有机含硫高分子化合物和有机含磷高分子化合物等发生相互作用而被固定，形成不溶性“Metaplex球体”。而“Metaplex球体”也会释放部分外部电荷吸引其他Metaplex和金属的络合物。当这些不溶性颗粒在废水中循环时，它们会互相结合形成絮体。2～4分钟内，絮凝就基本完成，形成小体积、高密度的含重金属污泥。它可以在酸性条件下去除所有过渡金属及其盐，包括铁、铜、镍、钴、锌、汞、镉、铅、金、银、铂、铬、锡。也对30多种镧系、锕系金属有效。尤其重要的是，它不会去除如钠、镁、钾、钙等碱土金属。当废水中含有高浓度的这类元素时，该产品将不会被消耗，它只络合重金属。

2.3试验因素的确定

在中试试验前我们进行了小试试验确定了试验因素如下:

1、确定药剂投加量为

2、确定最佳反应时间为25分钟。

3、确定最佳搅拌速度与静置沉降时间：选定最佳搅拌转速为100～140转。工业化实施时转速可选择为60转/分，只要实现药剂与污水充分混合、污泥不会沉淀即可。与静置沉降时间为40分钟。

2.4工艺流程

（1）中试工艺

（2）工艺概述

以小试研究数据为依据，确定中试研究设备的制作参数以及工艺流程。根据小试取得的反应时间、搅拌速度、污泥沉降时间、污泥量等数据，编写了PLC控制程序。

中试设备的PLC自动控制模块，是按时间进行设定控制各个作业环节的，中试装置设置为两级反应，每级有并列的两个反应罐。

1）来自30万吨硫酸净化系统的酸性污水，先进入一级除铜反应A罐，当进水量达到预定液位时，由PLC自动控制关闭进水阀，停止A罐进水，打开并列B罐的进水阀，同时开启A罐的搅拌器及加药泵，按照污水中的铜离子含量，定量泵自动向罐内投加重金属离子络合剂，达到预定的反应时间后，加药和搅拌自动停止，静置使污泥沉降。搅拌时间为25-35分钟可调，为了确保该系统的联续运行，每个反应罐的加药、搅拌、静沉、排水、排泥总合时间为75分钟。

2）当B罐进水进水达到预定液位时，PLC系统自动执行加药、搅拌等操作过程，