重金属废水处理(铜镍).pptx

重金属废水的处理,含铜污水 含镍污水,1,重金属废水污染,2,重金属废水污染,3,重金属废水污染,4,重金属废水污染,5,6,重金属废水污染,7,重金属污染来源,交通污染,工业污染源,废水,废渣,废气,生活污染,汽车尾气,废旧电池,金属表面处理,金属矿山采选,有色金属冶炼,皮革鞣制加工,基础化学原料和涂料、颜料,化妆品等,8,9,10,重金属污染特点,不能被生物降解，只能被迁移、转化、和浓缩富集。在环境中循环。 可在食物链不断富集，造成公害。 其毒性大小与重金属的浓度、价态和存在形式有关。 金属有机化合物比相应金属无机化合物的毒性强得多。 可溶性金属比颗粒态金属毒性大。 重金属对土壤污染具有不可逆转性。,11,重金属污染特点,12,重金属污染特点,重金属,土壤,大气,水体,植物,动物,人体,13,第一、二类污染物重金属排放（GB89781996）,14,环境污染重金属通常指：汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜、镍、钴、铊、锡等。 重金属在水中存在形式： 1、游离态； 2、络合态 常见络合剂：EDTA、NTA、CN-、CNS-、NH3、硫脲、酒石酸、柠檬酸、腐殖酸、胡敏酸和富里酸等。 络合重金属特点：稳定、难降解、毒性强 络合重金属废水来源：金属冶炼、印刷电路板（PCB）、印染、电镀、机械等。,水中重金属的存在形式,15,重金属废水处理,工艺思路一：将溶解重金属转化成难溶或不溶的重金属形态，从而从水中除去。 优点：技术成熟，投资成本低等。 不足：产生重金属污泥，需要破坏络和，对PH值和加药量要求严格，需要后续过滤才能达标等。,化学沉淀法,氢氧化物沉淀,硫化物沉淀,铁氧体沉淀,16,螯合捕捉沉淀,络合重金属废水的破坏,氧化还原法破络 （铁粉还原、Fenton催化氧化、光催化、臭氧氧化、NaClO：氰化物络合） 化学药剂置换破络： （Na2S、FeCl3、FeSO4、专用药剂如SX、TMT、S946、EP110等） 电解法-离子交换破络： （电凝聚、内电解、电沉积等） 调节pH值破络： （调pH至23，加碱吹脱：铜氨络合）,17,化学沉淀法处理含铜废水,Cu2+2OH-Cu（OH）2,KSP=2.210-22,当PH控制在8.59.5之间时，去除率最高，出水Cu2+可达1mg/L以下；当PH高于10，去除率有所降低，即出现返溶现象。,Cu2+S2-CuS,KSP=8.510-45,添加NaS等能与Cu2+形成稳定沉淀物，出水Cu2+可达0.5mg/L以下，控制PH和NaS量。,18,化学沉淀法处理含镍废水,Ni2+2OH-Ni（OH）2,KSP=5.410-16,当PH9.2时，出水Ni2+可达1.2mg/L；PH=1012时，Ni2+的去除更彻底。,Ni2+S2-NiS,KSP=3.010-21,NaS能与Ni2+形成稳定沉淀物，可使镍更完全被去除，常作氢氧化物沉淀的补充。,19,重金属废水处理,工艺思路一：将溶解重金属转化成难溶或不溶的重金属形态，从而从水中除去。,化学沉淀法,氢氧化物沉淀,硫化物沉淀,铁氧体沉淀,20,螯合捕捉沉淀,碳酸盐沉淀,钡盐沉淀,1973年日本NEC公司提出铁氧体沉淀法。 铁氧体通式：MFeO4，呈尖晶石立方结晶状，是一种性能优良硬磁半导体材料。 特点：可一次性去除多种重金属，沉淀颗粒大易分离，但铁盐投加量大，反应温度高，消耗能量多，处理时间长，不能连续操作。,铁氧体沉淀处理含铜废水,（1-x）Fe2+ +2Fe3+ +xCu2+ +8OH- CuxFe（3-x）O4+4H2O x=01,反应最佳条件：pH=10.0、n(Fe2+ )n(Cu2+ )=10、n(Fe3+ )n(Fe2+ )=1.51、反应温度为30、铜去除率可达99.95%左右。,21,铁氧体沉淀处理含镍废水,Fe2+ +Fe3+ +Ni2+ +OH-Ni(OH)2+ Fe(OH)3+ Fe(OH)2复合铁氧体,反应最佳条件：pH=8.59.0、n(Fe2+ )n(Cu2+ )=12、n(Fe3+ )n(Ni2+ )=1.5/或投料比=14，反应温度为3040、Ni去除率可达99.92%。,22,利用重金属螯合剂投加到废水中，捕捉重金属离子，该法形成的螯合物稳定性高，污泥沉淀快，捕集效果不受其他碱金属影响，也不受PH变化影响。 缺点：费用高、产生二次污染。 新产品：含氮型螯合树脂、多胺型螯合树脂、聚乙烯亚胺（PEI）、PEI/SiO2螯合树脂、离子螯合纤维、聚丙烯腈基（PAN）螯合纤维,螯合沉淀处理重金属废水,23,NH3-N型重金属沉淀剂,特点：*处理方法简单；*多种重金属存在可一次处理达标；*有络合物和共存盐也能发挥作用；*絮体粗大，沉淀快，脱水快；*污泥量少且稳定无毒。,24,重金属废水处理,工艺思路一：将溶解重金属转化成难溶或不溶的重金属形态，从而从水中除去。 优点：可处理多种重金属、无需加药、可破坏络合，能去除有机物提高生化性，占地小操作简便灵活。 不足：能耗较高，存在析氧析氢副反应，填料板结。,25,电化学法,电凝聚法,电还原法,磁电解法,内电解法,回收铜,电化学法处理重金属废水,电凝聚法：电极材料为铁或铝。 发展方向：高压脉冲取代直流电凝聚 磁电解法：电解槽外加磁场 特点： 促进传质和电化学反应速度 降低槽电压和浓差极化 节省电能，提高电解效率,Fe/Al Fe2+/Fe3+ /Al3+ 氢氧化物（吸附）,26,电还原法（电沉积）：阴极还原法 采用惰性阳极，重金属离子在静电场作用下向阴极迁移，在阴极表面沉积，可回收高纯度重金属。 出水重金属浓度可降至0.1mg/L以下，适用于各种高低浓度重金属废水处理。 新型电解反应器：阴极填充石墨纤维、金属毛或碳纤维的填充床或三维电极。,电化学法处理重金属废水,27,内电解法：原电池反应 机理很复杂，包括电极反应、置换、氧化还原、吸附、配位络合、共沉淀、中和、催化反应等多种反应的综合作用。 反应材料：铁屑/铝屑/合金，石墨/焦炭，阴阳极面积比1:120可提高反应速率,电化学法处理重金属废水,28,化学沉淀与电化学处理重金属废水对比,29,重金属废水处理,工艺思路一：将溶解重金属转化成难溶或不溶的重金属形态，从而从水中除去。 特点：可利用机械、轻工等行业废铁料，以废治废；能同时去除多种重金属离子，去除效果好；工艺装置结构简单、操作简便、占地小、运行费用低。 不足：易出现结块、沟流现象，时间长影响处理效果。,30,置换反应,铁屑置换法,回收重金属,铁屑置换法处理,通过加入活泼金属铁，而置换出废水中的铜和镍，可得到海绵铜。 影响因子： 铁粉用量（应过量10%）； 置换时间（不少于20分钟）； 置换温度（在8090e） 溶液pH（等于4左右）,31,工艺思路二：在不改变重金属化学形态下进行浓缩分离。可实现出水回用,重金属废水处理方式,膜分离技术,纳滤/反渗透,电渗析/EDI,离子交换法,胶团强化超滤（MEUF）,32,蒸发浓缩,吸附/吸收,物理化学吸附,生物吸附/植物,膜分离处理重金属废水,100,反渗透,超滤,纳滤,微滤,过滤,0.0001,0.001 (1nm),0.01 (10nm),1,10,0.01,0. 1,1.0,10.0,20.0,MPa,压差P,微粒或分子大小,m,孔径：0.110m,孔径：10m,孔径：1100nm,孔径：0.1nm,孔径：1nm,0.1 (100nm),33,四大压力驱动滤膜的分离特性对照,膜,截留物,截留物质,膜过程,34,纳滤/反渗透处理重金属废水,原理：溶解-扩散理论、Donnan效应 优点：出水可直接回用于生产；浓缩液可达到回收重金属的浓度，实现水的闭路循环，和零排放。 不足：操作压力高、费用高、膜易污染、只适用于低浓度微污染水的处理，需要预处理和保护措施。,35,36,工艺思路二：在不改变重金属化学形态下进行浓缩分离。可实现出水回用,重金属废水处理方式,膜分离技术,纳滤/反渗透,电渗析/EDI,离子交换法,胶团强化超滤（MEUF）,37,蒸发浓缩,吸附/吸收,物理化学吸附,生物吸附/植物,电渗析处理重金属废水,含Cu2+、Ni2+、Zn2+的废水适宜电渗析处理。 要求有足够的电导率来提高渗透效率。,38,EDI电去离子处理,39,膜分离处理重金属废水,40,工艺思路二：在不改变重金属化学形态下进行浓缩分离。可实现出水回用,重金属废水处理方式,膜分离技术,纳滤/反渗透,电渗析/EDI,离子交换法,胶团强化超滤（MEUF）,41,蒸发浓缩,吸附/吸收,物理化学吸附,生物吸附/植物,离子交换法：离子交换树脂作吸附剂，对溶液中的离子选择性发生置换反应，是一种可逆的等当量化学反应。 特点：无毒、可反复再生、出水水质好、适应PH变化范围大 不足： 交换容量有限； 反洗再生酸碱耗量大； 树脂昂贵，且易重金属中毒； 对进水水质要求严格,离子交换法处理,42,工艺思路二：在不改变重金属化学形态下进行浓缩分离。可实现出水回用,重金属废水处理方式,膜分离技术,纳滤/反渗透,电渗析/EDI,离子交换法,胶团强化超滤（MEUF）,43,蒸发浓缩,吸附/吸收,物理化学吸附,生物吸附/植物,