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含镉废水处理研究

论文作者:科技论文
发表时间:2017-1-31

【摘 要】镉是造成环境污染的重要金属元素之一,它不仅会对植物造成伤害,而且经过食物链的传输,富集,对人体也会造成一定程度的伤害,对于含镉废水处理的研究在环保领域有着非常重要的意义。本文主要介绍了几种处理含镉废水的处理方法,并对其各自的特点进行对比研究;目前,处理含镉废水的方法很多,最主要的有:吸附法,重金属捕集剂法,光催化法,生物法,膜分离法,化学沉淀法。
  【关键词】镉;废水处理;方法研究
  1.含镉废水处理工艺
  1.1吸附法
  用于处理含镉废水的吸附剂主要有:硅藻土、壳聚糖、海泡石、膨润土和硅基磷块盐等。
  王正芳等[1]用互花米草厌氧发酵渣活性炭处理含镉废水,在pH=4~8的条件下用于处理含镉废水,镉的吸附效果可达38.91mg/g。祁盈等[2]用活化海泡石处理含镉废水,在吸附时间35min,海泡石投入量4.5g,pH=7的条件下用于处理含镉浓度为10mg/L的废水时,吸附容量可达5mg/g,处理后的废水镉的含量为0.1mg/L。周芝兰等[3]用壳聚糖(虾壳,去杂质,5%~10%HCl溶液中浸泡3h,除钙盐,过滤,洗至中性,置入10%NaOH溶液中加热沸腾3h,过滤,洗涤,用0.4% KMnO4氧化2h,用0.2%NaHSO3反应至KMnO4颜色完全褪去,晒干得白色片状甲壳素。称取4g甲克素,放入装有50mL 50%NaOH溶液中,在110℃下,搅拌1h,50r/min,进行脱乙酯反应,过滤,洗涤,晒干,研磨成粉末)为絮凝剂,NaSO4为电解质处理含镉废水,在pH=8~9,壳聚糖浓度为1%的条件下用于处理含镉浓度≤40mg/L的废水时,镉的去除率高达99.98%。
  用活化海泡石处理含镉废水无二次污染,工业成本低而且海泡石的酸解附操作简单,有利于从废水中回收镉离子。用壳聚糖处理含镉废水壳聚糖较强的吸收性能,原料来源广泛,价格低廉,无毒无害等优点,但当壳聚糖用量过多时,反而会降低镉的去除效率。利用聚天冬氨酸处理含镉废水,聚天冬氨酸可生物降解,绿色环保,无毒无害。
  1.2重金属捕集剂法
  重金属捕集剂法处理含镉废水通常是通过大分子螯合物来去除水中的镉离子。
  田忠等用重金属离子捕集沉淀剂DTCR处理含镉废水,在260r/min加入0.3%DTCR4.4mL,搅拌1.5min,120r/min加入0.1%PAM0.8mL,搅拌1min,40r/min搅拌8min,反应时间10.5min,沉降15min的条件下处理1L含镉废水,镉的去除率达到99%。工艺简单,条件温和,不调整pH等特点。湛美等用高分子螯合剂处理含镉废水,在沉淀时间为30min,反应温度为30℃,pH=6~9,投药量为浓度1%(m/L)的螯合剂0.7mL的条件下用于处理20mg/L含镉废水,镉的去除率达到99.6%。王爽等用高分子重金属絮凝剂MAPEI处理含镉废水,在pH=6~8,MAPEI投加量为35mg/L的条件下用于处理含镉废水,去除率可达99.96%。且水中的Mg2+,K+,Na+,Cl-,NO3-,SO42-的存在会对镉的去处起促进作用。
  用重金属离子捕集沉淀剂DTCR处理含镉废水工艺简单,条件温和,不调整pH等特点。用高分子螯合剂处理含镉废水处理后的废水不需要调节pH就可直接排放。用高分子金属絮凝剂处理含镉废水,对于多种阴阳离子共存的废水来说,操作简便,无需去除,节约了成本和时间。
  1.3光催化法
  光催化法处理含镉废水常用的催化剂有纳米ZnO,纳米TiO2等。
  于晓彩等用纳米ZnO为光催化剂处理含镉废水,在pH=9,搅拌时间2.5h,ZnO投加量为3g/L的条件下用于处理含镉浓度为20mg/L的废水,镉的去除率为88.26%。田晓等用纳米TiO2光催化处理含镉废水,在pH=10,反应时间2.5h,纳米TiO2投加量3mg/L的条件下用于处理含镉浓度为30mg/L的废水,镉的去除率可达99.52%。李晶用联合法处理含镉废水,在TiO2的添加量为2.0g,电流密度80mA/cm2,酸化时间3.5h的条件下用于处理含镉废水,镉的去除率为96%以上。这种方法把光催化法和电解法充分的结合起来,提高了处理效率。
  1.4生物法
  生物法处理含镉废水主要是用海藻、淡水藻、细菌、真菌等吸附剂来处理含镉废水。
  超微粉碎米糠处理含镉废水原料丰富,廉价,而且对人和动物无毒副作用,环境相溶性好,具有一定的应用前景。用厌氧菌可溶性代谢物处理含镉废水在对于铜离子和镍离子存在的水体中,对铜离子和镍离子去除率分别可达到95%和91.5%。
  1.5膜分离法
  膜分离法处理含镉废水的技术有反渗透法, 液膜法, 超滤,微滤等。
  邱运仁等用丙烯酸-马来酸共聚物(PMA-100) 作络合剂,采用络合-超滤技术处理含镉废水,在聚合物/金属离子质量比(P/M)=6,pH=5.8,操作压力(TMP)=40 kPa,运行时间20min的条件下用于处理镉浓度为10mg/L的废水时,镉的去除率为99.8%。许柯等用中空纤维超滤膜,表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)处理含镉废水,在运行时间30min,SDS的浓度8mmol/L(CMC),操作压力0.07MPa,pH=11或pH=13的条件下用于处理含镉浓度为100mg/L的废水时,镉的去除率为99%以上。
  1.6化学沉淀法
  沉淀法处理含镉废水采用硫化物、石灰、聚合硫酸铁、碳酸盐,以及由以上几种沉淀剂组成的混合沉淀剂。
  付忠天等用浓度为5%FeSO4作为絮凝剂,浓度为10%Ca(OH)2为沉淀剂处理含镉废水,在FeSO4加入量为7ml/L,pH=11,沉淀时间15min的条件下用于处理20mg/L的含镉废水,处理后的镉浓度为0.066mg/L,远远低于0.1mg/L的国家排放标准。
  2.总结
  综上所述,处理含镉废水的方法很多,各有利弊。吸附法处理含镉废水适用范围广,不会造成二次污染,但吸附剂对镉离子的吸附选择性不高。重金属捕集剂法处理含镉废水操作简单,去除效果好,安全性能高,污泥量少且稳定,费用低等优点,缺点是沉降时间比较长,使得处理周期长。光催化法处理含镉废水能耗低,成本低,无二次污染,适用范围广等特点,但对于高浓度的含镉废水需稀释才能处理。生物法处理含镉废水具有运行费用低,温度范围和操作pH范围宽,高吸附率高选择性等特点。膜分离法处理含镉废水节能,高效,工艺简单,无二次污染等特点,但投资较高,膜孔易堵塞,在实际中很难大规模应用。化学沉淀法处理含镉废水工艺简单,操作方便且经济实用,但沉淀渣难以处理,不易脱水,容易造成二次污染,达不到绿色环保的要求。因此,在实际应用中我们应结合各种因素选择适合的方法,达到最佳的处理效果。
  参考文献:
  [1]王正芳,郑正,罗兴章,等.互花米草厌氧发酵渣活性炭处理含镉废水的研究[J].农业环境科学学报,2010,29(12);2382-2389.
  [2]祁盈,周时光.活化海泡石对含镉废水的吸附研究[J].广州化工,2008,36(2);71-72,79.
  [3]周芝兰,童孟良,陈东旭.壳聚糖絮凝剂处理含镉(Ⅱ)废水的实验研究[J].广州化工,2009,37(2);143-144.
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