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电镀废水中重金属处理的研究进展

放大字体  缩小字体发布日期:2019-01-26  浏览次数:146
核心提示:本文对各种重金属处理技术进行了分析,对传统处理技术及新型处理技术的优缺点进行了比较.并对电镀废水处理技术的发展趋势进行了展望。

电镀废水的水质复杂,包括多种重金属离子,混合处理难度大。随着《电镀污染物排放标准》(GB21900—2008)的颁布,污染物的排放标准更加严格。

本文对各种重金属处理技术进行了分析,对传统处理技术及新型处理技术的优缺点进行了比较.并对电镀废水处理技术的发展趋势进行了展望。

1 传统处理技术

目前处理电镀废水中的重金属主要采用化学法、物化法和生物法等方法。其中国内外应最广泛的处理方法是化学沉淀法。

1化 学 法

(1)中和沉淀法

中和沉淀法具有技术成熟、处理成本低、适应性强等优点。采用钡盐中和沉淀法处理铬电镀废水。在钡盐的投加量为理论值的2.4倍时,出水中总铬的质量浓度为0.4Ing/I,达到排放标准。

但中和沉淀法也存在以下缺点:(1)处理后废水的pH值过高,须经过中和处理后才可排放,增加了酸的消耗量;(2)废水中存在的阴离子有可能与重金属形成配合物.使水中重金属离子的质量浓度不达标。

(2) 硫化物沉淀法

由于硫化物沉淀的溶度积比氢氧化物沉淀的溶度积大,所以硫化物沉淀法具有沉淀效果好、残余金属的质量浓度低、适用PH值范围广等优点。采用硫化物沉淀法处理含铅废水,Pb2+的去除率达到99.60%。但硫化物沉淀法也存在一定的局限性,如当遇到酸性环境会产生有害的H2S气体,造成二次污染。

(3) 铁氧体法

铁氧体法具有工艺简单、固液分离容易、铁氧体沉渣稳定、无二次污染等优点。制备三维多孔结构尖晶石型铁氧体,并将其应用于含铅废水的处理。但铁氧体法在操作过程中需要加热到600℃以上会产生大量的气雾。同时还需要通入空气进行氧化,操作时间长且成本高。

(4) 氧化还原法

氧化还原法具有反应快、工艺简单、处理成本低、自动化程度高、运行稳定可靠等优点。采用氧化还原法,以硫酸亚铁为催化剂,以过氧化氢为氧化剂,处理电镀废水中的Cu2+。结果表明:在水里停留时间为1h的条件下,Cu2+的去除率在99.2%以上。然而,氧化还原法也存在酸碱浪费、二次污染等缺点。

(5) 电化学法

电化学法具有无需添加化学药品、设备体积小、操作简便灵活等优点。等采用铁作阳极、铝作阴极,在电流密度为10A/m的条件下,重金属离子的去除率可达100%。电化学反应器的电极构造是影响电化学法效果的主要因素。

传统的电极为平板二维电极,处理废水量小,电流效率低。开发新型电极是未来研究的主要方向。

2物 化 法

(1)吸附法

吸附法具有操作简便、效率高、能耗低、无二次污染、投资费用少等优点。采用膨润土处理含锌废水,Zn2+的去除率可达70%。吸附剂的选择是吸附法的关键因素,不仅要考虑吸附剂的吸附效果,还要考虑吸附剂的经济性和再生性。传统吸附剂的处理效率不高,因此,对吸附剂的改性研究渐渐展开。

(2)膜分离法

膜分离技术具有分离效率高、无相变、节能环保、设备少、操作简单等优点。但单一的膜分离法存在一定的局限性,不同工艺的组合可以使膜分离法具有更高的去除效率。选用反渗透膜和纳滤膜组合工艺处理含镉废水,镉的去除率可达99%以上。

(3)离子交换法

离子交换法具有无二次污染、可循环使用等优点。采用IRC718螯合型离子交换树脂处理废水中的镉和锌,镉和锌的去除率分别为99.5%和85%。离子交换树脂对废水中重金属离子的选择性分离,可以更好地实现废水中重金属离子的处理和回收。但离子交换树脂存在易被高价态金属氧化失活的缺点。

3生 物 法

(1)生物吸附法

与传统的吸附方法相比,生物吸附法具有适应性强、选择性高、金属离子浓度影响小、再生能力好等优点。细菌、真菌和酵母菌等生物吸附剂通常较小,造成固液分离和再生利用困难,这使得生物吸附剂在工业上的应用程度低。但是通过细胞固定化,可以得到大小及机械强度合适的颗粒。

同时,利用活性污泥法工程应用程度高的优点,将生物吸附剂与活性污泥联用处理电镀废水,为生物吸附法处理重金属提供了一个新的研究方向。

(2)生物絮凝法

微生物絮凝剂是一种具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的絮凝剂。采用多粘类芽孢杆菌产生的微生物絮凝剂MBFGA1处理含镉废水,镉的去除率高达99.5。

虽然微生物絮凝剂具有良好的应用前景,但是其生产成本过高。同时复合型微生物絮凝剂利用多种微生物的协同作用提高絮凝剂的稳定性,降低了微生物絮凝剂的生产成本,是未来微生物絮凝法工业化应用的重要发展方向。

(3)植物修复法

植物修复法具有成本低、对环境的扰动小、无二次污染等优点。利用水生植物修复重金属污染水体不但投资少、效率高,还会带来较高的环境生态效益。但由于水生植物数量巨大,如何快速有效地筛选出适应性强的水生植物是未来研究的主要方向。

同时,如何将不同的水生植物联合起来,形成一个优势互补的小型生态系统,也是未来植物修复法研究的重要方向。

2 新型处理方法

近几年,纳米技术、基因工程等新技术也被用于电镀废水处理。

(1)纳米技术

用于废水处理的纳米技术包括纳米过滤技术、纳米光催化技术和纳米吸附技术等。纳米过滤技术是一种介于反渗透和超滤之间的新型膜技术,它具有无污染、节能和离子选择性高等特点。纳米TiOz光催化技术处理重金属废水,可在常温常压下进行,兼具氧化和还原特性,反应彻底,不产生二次污染。

采用精氨酸对TiO2。进行改性,研究光催化还原处理Hg2+,Hg2+的去除率达到99.9%。纳米材料由于尺寸为纳米级结构而具有良好的吸附和交换功能,在吸附重金属方面具有很大的发展前景。

(2)基因工程

基因工程能够实现对重金属离子的高效生物富集。如何提高重组菌对重金属离子的富集容量和重组菌对特定重金属离子的选择性,是将来研究的重点。采用同时表达镍系统和金属硫蛋白的基因重组菌富集镍,重组菌对镍的富集能力是原始宿主菌的6倍。

目前基因工程还仅仅停留在研究阶段,离真正工业化应用还存在一定差距。基因技术强化了原宿主菌去除重金属的功能,但是重组菌并非天然形成的,对于环境的影响也是未知的。因此,如何做好生态安全预测和防护,是基因工程未来的方向。

3 展 望

(1)电镀行业将注重源头治理,从源头上削减重金属污染物的产生量。同时,全面实施循环经济,推行清洁生产,采用全过程控制结合废水综合治理,最终实现电镀行业重金属废水零排放。

(2)电镀废水中重金属处理的传统技术存在成本较高、操作复杂、设备维护困难等问题。近几年,以纳米技术、基因工程等为代表的新型处理技术,在处理电镀废水中重金属方面有了长足的进步。

(3)电镀废水中的重金属离子种类多、形态复杂,单纯的一种工艺往往达不到处理要求,只有综合多种处理技术,才能达到理想效果。因此,综合一体化技术是未来重金属废水处理技术的研究热点。

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