沉淀法对重金属离子溶液的处理

1、资嫄与环疣201()年7月广血轻工业第 7 期(总第 140 期)GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY沉淀法对重金属离子溶液的处理张月圆(南通展光石墨设备有限公司，江南南通226003)【摘 要】 随着重金屆汚染的日益加剧，废水中重金属的去除和处理也变得迫在眉睫。概述了重金属的几种常见处理方 法，釆用了硫化物沉淀法及氢氧化扬沉淀法对重金属离子溶液进行处理，处理后雯金属离子浓度达到国家废水排放标准。【关键词】 疲水;史金属；沉淀法;咬化物；氢氧化物【中图分类号】X703【文献标识码】A【文章编号】 102-2673(” 10)07-77-(B资嫄与环疣资嫄与环疣1引

2、言环境污染方面所指的龟金属主耍是指生物歪性显著的汞. 镉、铅.傅以及类金属鉀，还包括具冇礙性的蛋金属锌、铜、钻、 银、锡、锐等污染物。随着全球经济的迅速发展,重金属通过矿 山开采、化工废水的排放.生活垃圾的弃迓等人为污染及地质 侵蚀、风化等天然源形式进入水中，而重金属污染又具冇易被 生物富集、并有生物放大效应.且毒性大等特点因此水中的重 金属污染不仅污染了水环境也严匝危害了人类及各类生物的 生存°目询淡水资源日益枯竭而人类对淡水的需求斌却在H 益增加，未加处理的大量废水污染了水环境严重影响了水生 生态结构和水资源的冇效利用叫我国作为饮用水水源的地表 水主要为河流、湖泊及水库，但经冇关

3、部门检测这些水源都遭 到不同程度的污染。如徐小清等口研究报道，我国长江三峡库区 江段沉积物中重金届元累含飛受上游泥沙以及沿江城市和工 厂”三废"排放的影响已严雨超标国外水环境受贡金属污染 的报道也比较多。如Weber就曾报道美国大约冇15000家公 司从爭电镀和金属磨光，这些公司玄接或间接地排放工业废 水，造成了严敕的水中重金属污染。纵观国内外，水中重金属污染已经口益严重，寻找经济有 效、绿色环保的重金属处理方法也变得尤为重要c目前对于重 金朋的处理方法主要冇吸附法、絮凝沉淀法、膜分离技术、生物 方法和有机材料法等。1.1吸附法采用吸附法处理水中的重金属主要是通过吸附材料的高 比表而

4、积的蓬松结构或者特殊功能基团对水中重金属离子进 行物理吸附或者化学吸附。目前所采用的吸附材料主要冇活性 炭、矿物材料、活性污泥、费壳等。活性炭是多孔性的非极性吸 附剂,因其待殊的孔隙结构具有巨大的比表面积，较多的表而 化合物和良好的机械强度，成为常用的吸附剂之一。活性炭对 重金屈离子的吸附机理目前被认为主要是金属离子在活性炭 表面的离子交换吸附，同时还有巫金属离子与活性炭表面的含 何官能用之间的化为吸附以及蛋金风禹子在活性炭裘面沉积 而发生的物理吸附叫但Mohan却认为活性炭对重金屈的吸附 不仅仅足-个简单的离子交换过程，活性炭上各种活性位点对 遠金属的吸附也是一个巫要的廉因，同时金属阳离了和

5、活性炭 表面的阴离子间的静电引力也起了i定的作用。1.2沉淀法冃前处理重金加废水的方法冇很多，常见的冇氢氣化物沉 淀法、硫化物沉淀法、氧化物还原法、离子交换法等，其中以氢 氧化物沉淀法使用最为普遍。石灰价廉易得，是常用来处理重 金属废水的沉淀剂，而氢氣化镁作为一种新型的水处理剂，具 有吸附能力强并且无腐蚀性、无琏、无害，易于泵送和贮存，便 于安全操作是烧破和纯碱等强碱性物质的理想替代品。考虑 到成本的原因，在废水处理工程中用得较多的还堆石灰。向废 水中加入苛性钠或消石灰等可使重金属离子生成氢氣化物沉 淀。为了能使氢氧化物沉淀完全，需注意调整pH值°此法对简 单重金属离子处理效果较好，

6、当有络合离子生成时.难以达到 处理需要。在只含Cd"离子的溶液中，为了达到排放标准时的 pH值，按理论计算，加入消石灰的吊大于10倍即可。对于硫化物沉淀法，向废水中投加硫化例或硫化氢等硫化 物，使重金属离子与硫离子反应,生成难溶的金届硫化物沉淀 的方法叫硫化物沉淀法。由于巫金属离子与硫离子(ST冇很强 的亲和力能生成溶度积小的硫化物，重金屈硫化物在水中的 溶解度都很小，例如，硫化银、硫化铜、硫化锚、硫化锡、硫化锌. 硫化银的溶度积分别为1 x 10汽4 x 10叭1 x 10汽I x 10亠、 8x10-叭】1.4x10-”。利用此待性，向废水中投入硫化物 (NS、比S),使金属生成

7、硫化物沉淀，因此，用硫化物除去废水 中溶解性的重金屈离子是一种有效的处理方法。但是硫化物沉 淀比较细致，沉淀性较壓，一般还需加入凝聚剂和助凝剂。常用 的凝聚剂为A1JSO人助凝剂为聚丙烯联胺。此外还有絮凝沉淀法，该方法主要是在含冇車金届离子的 水中加入持殊的絮凝材料或者调节水中H值使得水中的重金 属离子富集沉淀,从而达到去除和分离的目的c研制新熨絮凝材 料和对传统絮凝材料进行改性是该领域目财发展的热点。另外 JoseR.Parga等睡通过电泳原理研制出利用电凝聚(EC)技术去 除水中的重金属鉀，这也为重金屈的处理开辟了新的途径。1.3膜分离技术【作者简介】张月3)(1983-),女江苏南ii人

8、技术部科长初圾职称研究方向：废酸处理。77膜分离技术是瘠水进行适当前处理如氣化、还原、吸附等 手段之后，将水中的童金属离子转化为特定大小的不溶态微 粒，然后通过滤膜将重金风离子出去。该技术采取的主耍方式鬥 有电渗析法(ElecgdialysX,简称ED)、液膜法(Liq-uid membrance*简称 LM)、纳滤法(Nanofiltralion,简称 NF).超低 压反渗透膜（ULPROM ）、胶束增强超滤法（Micellar-enhanced ultrafiltraion,称MEUF）和水溶性聚合物络合超滤法等。膜 分离技术作为一种高新技术在工业废水处理领域已冇广泛的 研究和探索由于其分

9、离效率高、无相变.节能环保、设备简单、 操作简便等待点，使其在水处理领域具冇相当的技术优势，已 成为工业废水处理不町缺少的技术之一。1.4生物方法运用生物方法何去除水中的重金属离子足生物技术一个 新的应用领域。微生物对重金属的去除作用叮是利用微生物的 生物学性质对废水溶液中的重金属离子进行生物去除和生物 体内积累於后通过一定的力法使金属离子从微生物体内释放 出来以降低重金属离子的浓度，从而消除取金属离子对环境的 污染。微生物之所以能够去除水中的重金属离子，其主要原因 是微生物细胞能够将溶液中的重金属离子吸附到细胞表面.然 后通过细胞膜将虫金属离子运输到细胞体中“积累起来，进而 达到富集和去除重

10、金属离子的效果c微生物对重金属离子的去 除技术,具有广阔的应用前景，它为我们在解决重金属离子对 环境的污染开辟了一条蚓新的道路。但足，冃前这方面的研究 主要局限于实验室，还未能广泛应用于工业生产和环保领域 中，其主要原因是微生物对重金属离子的去除能力还不够大； 此外,在去除过程中达到平衡的时间还比较长。1.5有机材料法开发和研制新型的有机功能材料也是当前水处理研究的 一大热点。通过合成高分子材料或对现有材料进行改性、接枝， 赋予其新集团、新功能使所得材料可与水中的重金属离子发 生离子交换、化学吸附或螯合等作用，从而将重金属离子去除。 如韩怀芬等2就研制岀了交联阳离子淀粉签合剂用于重金属 离子的

11、处理，通过实验，该交联阳离子淀粉螯合剂对Fb、C旷 的去除率可以达到95%以上，对Cr叭C（P也有较好的去除效 果，迪一种较好的螯合剂。本实验采用了沉淀法来处理废水中的重金属离子。2实验内容2.1实验仪器和化学试剂表1列岀了实验中所用仪器：A1实验仪君仪21名休型号来激分析天平FA2004上灌精科天平厂诵环水式多用真空象SHB-11I耳卅市华科仪厂定时做泓力俛并律JB-3仪游冇3!公司电阳炉KSW-40-U上海博迅实业冇JR公司医疗设备 厂康子吸收分光尤度计TAS-990北京曽析通用仪希有限公司表2列岀了实脸中所用试剂。2.2实验步骤2.2.1混合重金禺鸟子溶液的制备某公司银粉项冃废水中含冇8

12、0_100mg/l, Cu2 】-1 Omg/LAg*和23-25mg/L NH：和硝酸盐，采用添加C-配 制含 100mg/L 的 Cu2M0.8mg/L 的 A"和 25mgL 的 NH：的混 合重金属溶液500mlo配制】m"儿的NnOH溶液待用。表2实验药品名舔分子犬比例AgNO：AR中试列公司UNOAR上海妹兴化工二厂创粉CuAR尢锚彷讥格化工乜国公可NaNOAR立兴助利二厂NH4NO?AR直兴巾ffl獄助列二厂*化第Na；S9H；OAR无锡市亚也化工/llH公可NaOliAR上務久亿化学试wwm公可去离子水HiOAR白制HCI36438%上海久亿化学试利有柬公司

13、2.2.2硫化物沉淀去对敦金属离子洛液的处理方法一:在50ml金属离子混合液中滴加lmo"LNaOH溶 液调节pH=5,搅拌2min厉滴加0633ml J mo】/LNS溶液观 察变化，搅拌5min后过滤，检测滤液中的Cu”和Ag的含墩。方法二:在50ml金属离子混合液中滴加lmol/L NaOrf溶 液调节pH=5,搅拌2min后滴加0633ml, 】mol儿溶液后 过滤，搅拌5min后过滤，滤液滴加lmol/L NaOH溶液调节 pH=9-10,搅拌后过滤,检测滤液中的Cu"和Ag*的含駅。 2.2.3氢氧化牲沉淀法对丈金属离子溶液的处理取重金属离子混合液，加入lmol

14、/L的N&OH溶蔽调节混 合液pH为8、9、10搅样30min后过滤，滤液经732型阳离子 交换树脂后，采用AAS法检测滤液中的C0和Ag的含燉。离子交换树脂使用丽，应对其进行处理：将新树脂用热水反复淸洗，至泡沫很少为止。热水温度控 制在70-80汇。再经酸碱处理：（1 ）用盐酸缓慢流过树脂，用址 约为强酸树脂体积的2-3倍;（2 ）用水冲洗，然后将氯化钠溶 液流过树脂;（3 ）用氢氧化钠流过树脂;（4 ）用水冲洗至岀水 pH为9左右;（5 ）用去离子水冲洗。3结果与讨论3.1硫化物沉淀法对金風离子的去除效果由于Ag,S、CuS溶度积校小分别为1 x 10叭4x 10叫因 此可以在含C

15、产和Ag的溶液中添加N业S生成Ag.S和CuS 沉淀来去除溶液中的C0和Ag7在2个250ml的烧杯中分 别加入50ml重金属离子溶液，按实验部分所述两种方法分别 进行处理，其滤液采用原子吸收分光光度计测定其中Cu”和 Ag的浓度测定结果见表3和图U表3咬化物沉淀法处理后的支金属鳥子的含量及去除半去綁%）去転的含.吨L）去X <%)方4QI473d2624方0112的时0.23397M从表3和图1可以看出，对于CJ而言，仅用Na,S处理 就可以沉淀完全，达到99.85%。而刈于Ag而言，仅滴加Na:Sf 并不能将Ag完全去除去除率只达到75.75%,在滴加NaOH 厉，可将剩余的Ag转化

16、为氢氧化物，使Ag沉淀完全,去除率 达到97.83%。虽然采用硫化物沉淀法对Cu”的去除效果较 好，但是溶液中会残闕少秋的S”离子同样会污染水体。因此综合考虑在下一步实验中采用氢氣化物沉淀法来去除废水中 的W和Ag*o硫化撇沉淀法对金炯的去除率CuAg沁图1两种碗化物沉淀法处理方法对CL和Ag的去除效果3.2氢氧化物沉淀法对金属离子的去除效果3.2.1 pH值对金属高子吸附的形响取3个250ml烧杯，在烧杯中分别加入重金便离子混合 液50ml,采用NaOH溶液调节重金属离子混合液pH值为8、 9、】0。过滤后分别检测其中的Cu”和Ag*的含fit。其结果如表 4所示。表4溶液pH值对金属离子去

17、於的影响pH Itcv*&ftlt* <%>去修口的含d 丫呼山：(H)&01 428QI469865%9.0093)QIM9&76%iao1 03801399&71%从表4可以看岀，氢氣化物沉淀法对金属离子具有很高的 去除率，在pH为8_10的范围内，随右pH值的升高，即N&OH 的加入fit的增加，金属离子的去除率已基本无太大变化，说明 在pH为8的时候，金属鳥子的去除已基本达到完全，考虑到 后续水处理和排放的耍求，选择pH为8作为氯氧化物沉淀法 去除金属离子的pH值。3.2.2离子交換树脂对金忌离子吸附的彩响圈着环境的加剧，对环保要求也

18、越来越高,水体中竝金属 离子的排放标准要求越来越严格,很多地区银和铜的残余浓度 要达到工业废水的允许排放标准，就必须小于0.5mg/L,因此金 属离子废水在经过氢氧化物沉淀法处理后还需进行处理，一般 采用离子交换法来处理残留废水。本实验将经过氢氧化物沉淀 法处理过的重金属离子混合液的滤荻按照一定的流逮通过 732阳离子交换树脂，处理后的溶液测定其中CE和Ag的含 «o其结果如表5所示°表5氢氧化物沉淀法中离子交换树脂对去除率的彭响从表5中可以看岀，经过离子交换树脂的处理，不同pH 值下处理得到金属离子混合液中冬金属离子的浓度均低于 0.5mg/L,说明此时的废水已经达到国家

19、排放标准。因此含重金 属离子的废水在经过氢氧化物沉淀法处理后,再经离子交换树 脂处理，金属离子去除效果极好,处理废水完全可以达到国家 排放的标准。4结论(1 )对于Cu”而言，仅用N±S处理就可以沉淀完全。而 对于Ag而言，仅滴加并不能将Ag完全去除，再滴加 NaOH后，可将剩余的Ag+转化为氢氧化物，达到较岛的去除 率。(2 )利用离子交换树脂能处理经过氢氧化物沉淀法处理 过的废水滤液，可去除残留的金属离子，金属离子浓度低于 0.5mg/L,达到国家废水排放标准。参考文献孙枝对周左£李培军汚染生态学|M 北京:科学出版社.2001. 徐小渝邓起艮.长江三峡库区江段沉枳物的空金禺污条特枉小水生 生物学 41,1999.23(1):1-9.王桂芳包明半韩译志活41戾对水中重金属嵩子去除效果的研丸 0 环境保护科学 200430(2):26-29.(4)仰梅青.国产凹凸*土的研究0J.江苏理工大学学报,1995.16(1): 55-60.张秀英.天然及改性妙润土对支全属废水处理