（环境工程专业论文）铁炭微电解法处理edtacu配合废水工艺研究.pdf

原创性声明 l i t l l111i l li iii i ii i i1111 y 1718 9 2 3 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：l 铀雌 日期：二趁恒年互月立日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 ：2 生年月立日 中南大学硕士学位论文 摘要 摘要 乙二胺四乙酸( e t h y l e n e d i a m i n e t e t r a a c e t i ca c i d ，e d t a ) 是一种 重要的人造有机多元酸络合剂，能与各种金属阳离子形成高度稳定的 水溶性络合物。e d t a 的强络合性能可防止金属离子沉淀，阻止金 属离子的催化作用，增加溶液中金属离子可获得性，或从系统中去 除金属离子，被广泛用于商业和家用洗涤剂、纺织与造纸工艺漂白过 程、金属电镀过程、食品工业、医学和农业。由于它很难被常规水和 废水处理工艺所去除，迫切需要开发e d t a 重金属有机废水处理新技 术。 论文以e d t a 有机废水、e d t a c u 重金属有机配合废水为研究 对象，采用铁炭微电解方法对该类型废水进行处理，考察反应时间、 反应温度、f e c 质量比、p h 值等因素对e d t a 有机废水及重金属有 机配合废水去除效果的影响，并进一步解释羟基自由基产生的机理和 羟基自由基和有机物降解之间的关系。以该理论为指导对铁炭填料层 进行改性，使用翻滚电镀的方法使得溶液中的硫酸亚铁较为细小的覆 盖于活性炭表面上，考察了最佳电镀时间与微电解反应时间条件下 e d t a c u 的脱除效果，开发了一套电镀包裹活性炭改性的铁炭微电 解法降解e d t a 、e d t a c u 废水的新工艺。 通过研究得出了以下结论： ( 1 ) 基于铁炭微电解原理设计开发了一套铁炭微电解柱状反应 器，并应用于e d t a 和e d t a c u 难降解有机废水的处理。 ( 2 ) 铁炭微电解处理e d t a 废水最佳工艺条件是：p h 值为2 4 ， 温度常温，f e c 质量比o 0 1 ，反应时间大于3 0 m i n ，有氧气存在， 优化条件下e d t a 的脱除率达到8 3 8 。 ( 3 ) 铁炭微电解通过微电解过程的原电池反应、氧化还原反应、 羟基自由基氧化等作用，逐步将c u e d t a 废水中的有机物组分降解 为其他小分子物质并使铜游离出来。铁炭微电解处理c u e d t a 废水 的最佳工艺条件：p h 值2 4 ，温度为常温，f e c 比0 0 2 ，微电解 反应时间6 0 m i n ，有氧气存在，在该条件下使t o c 浓度为2 0 0 m g l ， 铜离子浓度为6 0 m g l 的e d t a c u 废水反应后t o c 残余含量 4 0 6 6 m g l ，絮凝沉淀后c u 残余含量最低1 7 1 8 m g l ，达到了直接处 理简单有机废水的目的，也达到了预处理生物难降解的配合废水的 效果。 中南大学硕士学位论文 摘要 ( 4 ) 改性条件控制在电流2 5 a 、电压8 0 v 、以硫酸钠为电导剂、 硫酸亚铁为中性电解液，在反应器中进行电镀可以将活性炭表面镀 上铁颗粒。在改性条件下电镀3 0 分钟的铁包覆活性炭粒子具有处理 e d t a c u 废水的最佳效果，处理后废水中t o c 残余含量 3 5 6 5 m g l ，絮凝沉淀后c u 残余含量为0 8 6 18 m g l 。 ( 5 ) 根据微电池原理及f e n t o n 反应导出了羟基自由基o h 产生 量的热力学关系式l g o h 。：3 6 6 9 一l g f e 3 + + l g p o 一。活性炭表面 羟基自由基 生成量的大小取决于体系中铁,离子3p浓hoh度、溶解氧浓 度及p h 值，合理解释了各因素对e d t a 脱除率的影响规律。 关键词铁炭微电解，羟基自由基，e d t a 废水e d t a - c u , 重金属有机废 水 i l a b s t r a c t e t h y l e n e d i a m i n e t e t r a a c e t i ca c i d ( e d t a ) ，a s a ni m p o r t a n ta r t i f i c i a l o r g a n i cm u l t i - a c i dc o m p l e xa g e n t ，e n a b l et oc o m b i n e w i t hv a r i o u sm e t a l i o n sa n df o r maw a t e r - s o l u b l ec o m p l e xo fh i g hs t a b i l i t y t h u se d t a c o u l dp r e v e n tm e t a li o n sf r o mp r e c i p i t a t i o na n dc a t a l y s i s ，i n c r e a s et h e a v a i l a b i l i t yo fm e t a li o n sf r o ms o l u t i o n ，a n dr e m o v em e t a li o n sf r o mt h e s y s t e m ，r e s u l t i n gi nw i d e l ya p p l i c a t i o ni n c o m m e r c i a la n dh o u s e h o l d d e t e r g e n t s ，b l e a c h i n gp r o c e s so f t e x t i l ea n d p a p e ri n d u s t r i e s ，m e t a lp l a t i n g p r o c e s s ，f o o di n d u s t r y ，m e d i c i n ea n da g r i c u l t u r e o w i n gt oi t sd i f f i c u l t y t or e m o v eb yc o n v e n t i o n a lw a t e ra n dw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，i ti se s s e n t i a l t od e v e l o pn e wm e t h o dt oi m p r o v et h et r e a t m e n to fe d t a c uc o n t a i n i n g w a s t e w a t e r an o v e lt e c h n i q u eb a s e do nf e cm i c r o - e l e c t r o l y s i s ( f a c ) t ot r e a t t h eo r g a n i cw a s t e w a t e rc o n t a i n i n ge d t ao re d t a c u c o m p l e xh a sb e e n p r o p o s e di nt h i st h e s i s t h ee f f e c t so fr e a c t i o nt i m e ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ， f e cr a t i o ，p h ，a n do t h e rf a c t o r so np o l l u t a n t sr e m o v a lw e r e i n v e s t i g a t e d m o r e o v e r , a r e a s o n a b l ee x p l a n a t i o no ft h eg e n e r a t i o n m e c h a n i s mo fh y d r o x y lf r e er a d i c a l sa n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n h y d r o x y lf r e er a d i c a l sa n dd e g r a d a t i o no fo r g a n i cm a t t e rw e r ep r e s e n t e d o nt h eb a s i so ft h et h e o r ya b o v e ，l a y e ro fi r o na n dc a r b o nf i l l e rw e r e m o d i f i e d ，u s i n gr o l l i n ge l e c t r o p l a t i n gm e t h o dt om a k ef i n ef e r r o u ss u l f a t e p a r t i c u l a t e sc o v e r e do nt h ea c t i v a t e dc a r b o ns u r f a c e e x p e r i m e n t sw e r e f u r t h e re v a l u a t e dt h eo p t i m a lr e m o v a le f f i c i e n c yu n d e rt h e o p t i m a l p l a t i n gt i m ea n dm i c r o e l e c t r o l y t i cr e a c t i o nt i m e an o v e lt e c h n i q u eo f w a s t e w a t e rt r e a t m e n t u s i n g f e - c m i c r o e l e c t r o l y s i s ( f a c ) w a s d e v e l o p e d t h ec o n c l u s i o n sc a nb ed r a w na sf o l l o w i n g ： ( 1 ) b a s e do nt h ep r i n c i p l eo fi r o n c a r b o nm i c r o - e l e c t r o l y s i sr e a c t i o n ， as e to ff a cc y l i n d r i c a lr e a c t o rw a sd e s i g n e da n dd e v e l o p e d 1 1 1 i s e q u i p m e n tw a sa p p l i e dt ot r e a te d t a a n de d t a c ur e f r a c t o r yo r g a n i c w a s t e w a t e r ( 2 ) o p t i m u mt e c h n o l o g i c a l c o n d i t i o n so fe d t aw a s t e w a t e r t r e a t m e n tw e r ep h2 - 4 ，f e cr a t i o 0 01 ，r e a c t i o nt i m em o r et h a n l 中南大学硕士学位论文 30 m i n ，t h ep r e s e n c eo fo x y g e nu n d e ra m b i e n tt e m p e r a t u r e u n d e rt h e s e o p t i m a lc o n d i t i o n s ，e d t ar e m o v a lr a t er e a c h e d8 3 8 。 ( 3 ) t h em e c h a n i s mo ft h e f e - cm i c r o e l e c t r o l y s i sc o u l de x p l a i n e d a st h a tt h eo r g a n i cm a t t e ri ne d t a c uw a s t e w a t e rw i l lb eg r a d u a l l y d e g r a d e dt os m a l lm o l e c u l a rb yr e d o xr e a c t i o n s ，h y d r o x y lr a d i c a lp r o c e s s a n dg a l v a n i ci n t e r a c t i o n s c o n s e q u e n t l y ，c ui o n sw a sr e l e a s e df r o m e d t a c uw a s t e w a t e r t h eo p t i m u mc o n d i t i o n so fe d t aw a s t e w a t e r t r e a t m e n tw e r ep h2 - 4 ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e2 5 ，f e cr a t i oo 0 2 ， r e a c t i o nt i m e6 0 m i na n dt h e p r e s e n c eo fo x y g e n u n d e rt h ea b o v e c o n d i t i o n s ，t h ec o n c e n t r a t i o n so ft o ca n dc ui o ni nw a s t e w a t e rd e c l i n e d f r o mt h ei n i t i a lc o n c e n t r a t i o n so f2 0 0 m g la n d6 0m g lt o4 0 6 6 m g l a n d1 718 m g l ，r e s p e c t i v e l y ( 4 ) e 1 e c t r o d e p o s i t i o ns u r f a c em o d i f i c a t i o no fa c t i v a t ec a r b o nw a s c o n d u c t e du n d e r2 5 ao fe l e c t r i c a lc u r r e n t ，8 0 vo f v o l t a g e ，n a 2 s 0 4u s e d a se l e c t r i cc o n d u c t o ra n df e s 0 4u s e da s e l e c t r o l y t es o l u t i o n s t h e e l e c t r i cp l a t i n gp r o c e d u r ew a s p e r f o r m e di nar e a c t o r u n d e rt h em o d i f i e d c o n d i t i o n ，e l e c t r o p l a t i n g3 0m i n u t e so b t a i n e df e - cp a r t i c l e s ，w h i c hg a v e t h eg r e a t e s tr e m o v a le f f i c i e n c yo fe d t a - c u t h ec o n c e n t r a t i o n so ft o c a n dc ui o ni nw a s t e w a t e rd e c l i n e df r o mt h ei n i t i a lc o n c e n t r a t i o n so f2 0 0 m g l a n d6 0 m g l t o 3 5 6 5 m g l a n do 8 618 m g li n e f f u e n t , r e s p e c t i v e l y ( 5 ) a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fm i c r o - b a t t e r i e sa n df e n t o nr e a c t i o n ， at h e r m o d y n a m i c sf u n c t i o no fh y d r o x y lf r e er a d i c a l o hp r o d u c tw a s d e d u c e db yt h ee q u a t i o n l g 凹l = 3 6 6 9 - l g f e n + l gp o 一 1 1 1 e , 3 p h a m o u n to fh y d r o x y lf r e e r a d i c a lo nt h es u r f a c eo fa c t i v a t e dc a r b o nd e p e n d e do nt h ec o n c e n t r a t i o n o fi r o ni o n ，d i s s o l v e do x y g e na n dp hv a l u ei nt h es y s t e m ，e x p l a n t i n go f v a r i o u sf a c t o r so ne d t ar e m o v a le f f i c i e n c y k e yw o r d si r o na n dc a r b o nm i c r o - e l e c t r o l y s i s ，h y d r o x y lf r e e r a d i c a l s ，e d t aw a s t e w a t e r ，e d t a - c u ，h e a v ym e t a l o r g a n i cw a s t e w a t e r i v 中南大学硕士学位论文 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章文献综述1 1 1 课题背景1 1 1 1 我国水资源现状l 1 1 2 我国工业水污染治理及排放现状2 i 1 3e d t a c u 有机重金属配合废水的来源3 1 1 4e d t a c u 重金属配合废水的特性及危害3 1 2 难降解工业废水的处理现状分析4 1 2 1 生物处理技术4 1 2 2 萃取法。7 1 2 3 混凝沉淀法7 1 2 - 4 吸附法8 1 2 5 气浮法8 1 2 6 膜分离技术。8 1 2 7 磁分离技术8 1 2 8 高级氧化技术9 1 2 9 各类水处理方法的比较1 2 1 3 铁炭微电解处理技术1 2 1 4 本研究目的及思路一15 1 4 1e d t a c u 配合重金属废水铁炭微电解研究目的1 5 1 4 2e d t a c u 配合重金属废水铁炭微电解研究思路1 5 第二章铁炭微电解降解e d t a 废水工艺研究16 2 1e d t a 废水降解实验装置及药剂1 6 2 1 1e d t a 废水降解实验装置16 2 1 2e d t a 废水降解实验药品1 7 2 2e d t a 废水降解工艺流程和分析方法17 2 2 1e d t a 配合废水的配置1 7 2 2 2 活性炭预处理和e d t a 吸附实验1 7 2 2 3 微电解降解e d l a 废水工艺流程1 8 2 2 4 检测分析方法l8 2 3 工艺影响因素1 8 中南大学硕士学位论文目录 2 3 1p h 值19 2 3 2 停留时间1 9 2 3 3 铁屑粒径1 9 2 3 4 溶解氧19 2 4e d t a 废水铁炭微电解降解实验结果讨论2 l 2 4 1p h 值对t o c 残余量的影响一2 l 2 4 2 温度对t o c 残余量的影响2 2 2 4 3 通气条件对t o c 残余量的影响2 3 2 4 4f e c 质量比对t o c 残余量的影响2 3 2 4 5 反应时间对t o c 残余量的影响2 4 2 4 6 最佳条件实验j 2 4 2 5 处理前后活性炭红外光谱图分析2 4 2 6 本章小结。2 5 第三章e d t a c u 配离子废水铁炭微电解处理工艺研究。2 6 3 1e d t a c u 配离子的离解反应及e d t a 的酸效应2 6 3 2e d t a c u 工艺影响因素及各因素水平的确定2 8 3 3e d t a c u 废水处理工艺流程和分析方法2 8 3 3 1e d t a c u 重金属配合废水的配置2 8 3 3 2 活性炭预处理及活化实验一2 9 3 3 3 微电解处理e d t a c u 废水工艺流程2 9 3 3 4 检测分析方法2 9 3 4e d t a - c u 配离子废水活性炭吸附实验结果讨论3 0 3 4 1e d t a c u 溶液体系中c u 活性炭吸附实验结果讨论3 0 3 4 2e d t a c u 溶液体系中活性炭吸附e d t a 实验结果讨论3 l 3 5e d t a c u 配离子废水铁炭微电解处理实验结果讨论3 2 3 5 1p h 对e d t a 降解效果的影响3 2 3 5 2p h 对c u 脱除效果的影响3 2 3 5 3 反应温度对e d t a 降解效果影响j 3 3 3 5 4 反应温度对c u 脱除效果的影响3 4 3 5 5 溶解氧对e d t a 降解效果的影响3 4 3 5 6 溶解氧对c u 脱除效果的影响3 5 3 5 7 铁炭质量比对e d t a 降解效果的影响3 6 3 5 8 铁炭质量比对c u 脱除效果的影响3 7 3 5 9 最佳条件实验结果3 8 目录 3 8 3 8 3 9 4 0 3 6 4 活性炭e d t a c u 吸附前后红外图谱比较4 0 3 7 本章小结4 l 第四章微电解填料的改性研究4 3 4 1 悬浮电镀法原理4 3 4 2 电镀活性炭改性实验装置及药剂4 3 4 2 1 活性炭电镀改性实验装置4 3 4 2 2 电镀实验其他使用到的仪器及设备4 4 4 2 3 活性炭改性实验药品4 4 4 3 电镀法使活性炭包覆铁实验研究条件4 4 4 4 电镀产品形貌分析及对e d t a c u 废水处理实验结果4 4 4 4 1 活性炭表面形貌4 4 4 4 2 活性炭表面镀铁对e d t a 降解效果的影响4 7 4 4 3 活性炭表面镀铁对脱铜效果的影响4 7 4 5 本章小结。4 9 第五章铁炭微电解处理e d t a c u 配离子废水机理初探5 0 5 1e d t a - c u 有机重金属配离子废水行为特征研究5 l 5 1 1c u ( e d t a ) 2 _ j f - f l c u ( h 2 0 ) 6 】2 + 稳定性研究5 1 5 1 2 几何构型及c u 对e d t a 稳定性的影响。5 2 5 1 3 电荷布居及c u 对e d t a 降解效果的影响5 3 5 1 4 自然键轨道分析5 4 5 2 铁炭微电解降解e d t a 原理推测5 4 5 2 1h ，d 生成反应及其热力学关联式5 4 5 2 2 羟基自由基o h 生成反应及其热力学关联式。5 5 5 3 铁炭微电解降解e d t a c u 原理推测。5 6 5 3 1 自由基o h 吸的生成5 6 5 3 2e d t a 降解历程5 6 5 4e d t a c u 去除步骤机理证实5 7 5 4 1e d t a c u 去除步骤探索5 7 5 4 2 结果讨论5 7 第六章结论与展望6 1 1 1 1 中南大学硕士学位论文 目录 6 1 结论6 l 6 2 展望6 2 参考文献6 3 致谢6 9 攻读硕士期间主要的研究成果7 1 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 第一章文献综述 1 1 课题背景 为实现我国全面的现代化，我国经济迅猛的发展的同时环境问题也日益凸 显，随着p c b 电镀、现代化工业的发展，产生的高浓度难降解有机废水的污染源 日益增多，产生的废水成分也从以前的单一重金属或有机废水转化为含有复杂成 分的废水，带来了很严重的水污染问题。虽然随着经济的发展水处理技术和环境 保护事业也取得了一定程度的发展，但不可否认水处理形势仍然相当的严峻。据 研究表明，2 0 0 5 年全国废水排放总量为5 2 4 5 亿吨( 其中，工业废水排放量为2 4 3 1 亿吨，生活污水排放量为2 8 1 4 亿吨) ；化学需氧量排放量为1 4 1 4 2 万吨( 其中，工业 排放量为5 5 4 8 万吨，生活排放量为8 5 9 4 万吨) ；氨氮排放量为1 4 9 8 万吨( 其中，工 业排放量为5 2 5 万吨，生活排放量为9 7 3 万吨) 。重点城市饮用水水源地有机污染 调查显示：在5 6 个城市的2 0 6 个水源地布设了2 3 1 个采样点位，采集了2 3 0 0 余个样 品，获得了3 7 2 3 4 个有毒有害有机污染物监测调查有效数据，其中有相当一部分 重点城市集中式饮用水源地含有有毒有害有机污染物( 挥发性有机物、半挥发性 有机物、有机氯农药类、有机磷农药类) 。这种难降解有机污染物己对环境造成 了严重的污染，因为此类污染物不仅在水中存在时间长、范围广，而且危害非常 大，有一些很难降解，因此该类有机废水的治理工作迫在眉睫。其中高浓度难降 解有机废水治理最为困难，采用一般的废水治理方法难以满足净化处理的经济和 技术要求。 综上所述，高浓度生物难降解有机废水或有机配合废水的治理问题为现阶段 我国环保领域急需解决的一个世纪性难题，高浓度难降解有机废水也成为环保领 域中一个重要的研究课题。 1 1 1 我国水资源现状 水是生命之源【4 】，是人类社会生存发展的基础。我国是个水资源短缺国家， 人均水资源不到2 5 0 0 立方米，世晃排名1 2 1 位，全球水资源排名1 2 1 位，为世 界人均水平的1 4 ，美国人均水资源的1 5 ，而且我国水资源时空分布不均南北 差异大，我国目前有1 6 个省( 区、市) 人均水资源量( 不包括过境水) 低于严重缺 水线，有6 个省、区( 宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏) 人均水资源量低 于5 0 0 m 3 。目前全国6 0 0 多个城市中，4 0 0 多个缺水，其中1 0 0 多个严重缺水， 而北京、天津等大城市目前的供水已经到了最严峻时刻。我国现在每年用水总 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 量约为4 4 0 0 亿吨，其中工业用水约占1 0 。而我国人均占有水资源仅有2 3 8 0 吨。 2 0 0 0 年，全国缺水达1 0 0 0 亿吨，严重制约了经济和社会的发展。随着人口的增长， 我国将在2 0 3 0 年左右出现用水高峰，到2 0 3 0 年我国人均水资源占有量将从现 在的2 2 0 0 立方米降至1 7 0 0 至1 8 0 0 立方米，需水量接近水资源可开发利用量。 如果不采取有效措施，将会出现难于预料的后果。 另一方面社会工业化不断的发展，我国的地下水、地表水、河流等都被不 同程度的受到了排放废水、堆砌废渣渗滤液的污染【3 8 4 2 】，且日益严重。我国目 前工业废水排放量每年以18 亿吨的量增加，根据水利部近年来对全国7 0 0 多条 大中河流十万公里的河段水质检测，发现全国七大河流已经不同程度受到了污 染。水污染物质除了超标的有毒有害的化学物质之外，另外一点就是水体中有 机成分也在不断的增加，水中的营养物质有提高的趋势，造成了水体的富营养 化，使得水藻过度生长产生各种毒素，导致水体溶解氧下降，鱼类死亡，严重 威胁着水生态环境。 目前我国城市饮用水污染严重，没有受到污染的饮用水全国只有不到1 0 ， 饮用水超标形势严峻。其中我国有7 亿人在引用大肠杆菌超标的水，1 7 亿人在 饮用被有机物污染的水，据研究表明很多传染性疾病的病原体的传播的主要渠 道就是饮用水，世界卫生组织w h o 统计表明，8 0 的传染病都是饮用水造成 的。水中菌类、藻类和其他微生物超标，色度、浊度超过国家标准，饮用时可 导致胃炎、肠炎、痢疾等的发生。菌类的污染可以使食品、饮料、奶制品、酒 类等腐败变质，口感发生明显偏差。而在饮用水和工业用水中，金属管道内菌 藻等微生物的沉积性腐蚀，还严重影响管道和设备的使用寿命，增加了生产成 本。我国如此严峻的饮水形势不仅仅束缚着经济的发展，同样也对人类健康的 发展带来严重的威胁。 1 1 2 我国工业水污染治理及排放现状 按来源分类我国水污染1 8 ，9 j 主要可分为工业废水、生活废水两大类。 工业废水约占废水总量7 0 以上，其中有机化工颜料行业、制药行业、印 染行业是化工行中的污染大户，也是治理难度最大、投资最多的行业，由于其 产品种类多，生产历程长，反应步骤多，原材料、合成工艺，产品化学结构之间差 异较大，生产过程中排放出大量的废水。该行业废水具有的特点主要就是一般化 学耗氧量都很高，水中成分复杂，部分废水含有重金属成分，可生化性很低。 这类废水的排放量越占总工业废水排放总量的2 0 左右。 据文献记载，对于化工、印染、制药等行业的污染治理投资每年都在1 0 0 亿元以上，对于有机废水的传统使用生物法处理，但生物法对于某些可生化率 2 第一章文献综述 不高的废水或重金属含量高的废水必须首先提高b o d c o d 值才能达到要求， 目前大部分大、中型企业都建成了一系列处理三废的净化装置，每年可处理废 水5 8 亿吨，为排放量的7 2 ，综合利用率也达6 8 。近年来，一批新型高效的治理 技术在化工废水治理中得到开发和广泛应用。但是对于高浓度生物难降解废水 的治理方法依然有待开发研究。 1 1 3e d t a c u 有机重金属配合废水的来源 e d t a c u 作为重金属有机废水的代表物质，同样来源也十分广泛。随着越 来越多的电子产品迅速生产出来给人类带来了方便的同时也产生了大量具有有 机添加剂的重金属废水。这类废水的产生来源主要来源于印刷线路板行业的、 湿法冶炼行业、制药行业等。印刷线路板( p c b ) 行业，该行业生产过程中有 多种重金属有机废水排出，印制线路板废水按照主要污染物的不同一般可分为 清洗废水、油墨废水、配合废水、浓酸碱废液等废水种类。含有重金属配合物 的主要是配合废水，其主要来源于线路板生产过程中的微蚀、酸性蚀刻、碱性 蚀刻、沉铜、镀金等工序。在湿法冶炼行业中，这类废水主要是电镀液、萃取 液等，不能再继续使用的萃取余液也含有大量的重金属和有机配合物。 1 1 4e d t a c u 重金属配合废水的特性及危害 由e d t a 和e d t a c u 的分子式图1 1 可以看出，配合废水的特点是分子 量大，毒性大，结构成分复杂、化学需氧量高，普通微生物对其几乎没有降解 效果。 一 图l - le d t a - 4 n a 的分子结构式 f i g l 一1 m o l e c u l a rs t r u c t u r a lo f e d t a - 4 n a 以e d t a c u 为代表的难降解有机污染物进入环境后，除了产生一般城市废 水的危害之外，还由于其独特的特点，会产生更加严重的危害，因为该类废水 具有以下四个特点： 1 高毒性：e d t a 这类难降解性有机物一般具有致癌、致突变、致畸的作 n n o o o少n。 1 0 0 0 0m g l 的渗滤液，当负荷为3 6 1 9 7 k g c o d ( m 3 d ) ，平 均泥龄为1 o 4 3 d ，温度为3 0 时，c o d 和b o d 5 的去除率各为8 2 和8 5 ， 它们的负荷比厌氧滤池要大得多。 c ：厌氧折流板反应器：厌氧折流板反应器( a n a e r o b i cb a 用e dr e a c t o r ，a b r ) 是 2 0 世纪8 0 年代中期开发研究的新型、高效污水厌氧生物处理工艺。该反应器 中使用一系列垂直安装的折流板，被处理的废水绕其流动而使水流在反应器内 流经的总长度增加，再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用，生物固体被有效 地截留在反应器内。具有水力条件好、生物固体截留能力强、微生物种群分布 好、结构简单、启动较快及运行稳定等优良性能。运行中的a b r 是一个整体为 推流、各隔室为全混的反应器，因而可获得稳定的处理效果，适于处理高浓度 有机废水。目前，a b r 反应器的研究尚处于实验室阶段，主要着重于其运行性 能方面的研究，有关其工艺设计及运行方面的研究少有报道。 ( 3 ) 厌氧一好氧生物处理 厌氧一好氧( 两段式) 生物处理工艺是中、高浓度有机废水的适宜工艺。即 利用厌氧反应提高可生化率之后再使用好氧菌对b o d 成分降解。在国内外均有 应用。 综上所述，生物法处理工业废水也有明显的缺点，对合成染料、制药等含 有杂环类有机物的废水，即难生物降解有机废水因毒性高等特点，因此处理效 果较差。难降解有机物是指微生物不能降解，或在任何环境条件下不能以足够 快的速率降解以阻止它在环境中积累的有机物。形成化合物难于生物降解的原 因有两方面，一是由于化合物本身的化学组成和结构使其具有抗降解性；二是 由于其存在的环境因素，包括物理因素( 如温度、化合物的可接近性等) 、化学 因素( 如p h 值、化合物浓度、氧化还原电位、协同或拮抗效应等) 、生物因素( 如 6 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 适合微生物生存的条件、足够的适应时间等) 阻止其降解。因此，可以针对具体 污染物质利用物理、化学及物理化学等手段进行预处理以改变生物难降解有机 化合物的结构，消除或减弱它们的毒性，提高其可生化性，同时设计处理难生 物降解有机废水的适合工艺，驯化耐毒微生物，改进生物处理设备，可以使生 物处理后的排水水质满足越来越严的排水标准。 1 2 2 萃取法 萃取法主要可以分为以下两大类： 第一类是溶剂萃取该方法的基本原理是利用利用相似相溶规则，依据被萃 取物与萃取溶剂在结构或性质上的相似性来选择溶剂，使得废水中的有机成分 溶解到萃取剂中，并在后续过程进行分离。溶剂萃取法正广泛用于回收和处理 各种高浓度难降解有机工业废水，如含酚、有机羧酸类、有机含磷含氮类、有 机磺酸类、有机胺类及带有两性官能团有机废水的处理溶剂萃取法的主要缺点 是：溶剂损失和由此而引起的二次污染；对有机物的高选择性，对综合废水的 应用意义不是很大。 第二类为化学萃取这种方法该方法利用萃取剂中的官能团对废水中的官能 团进行反应生成配合物后便于分离的方法。8 0 年代初，美国加州大学c j 鼬n g 教授提出的这种基于可逆配合反应的极性有机物萃取分离方法【1 7 0 】。基于可逆配 合反应的萃取分离方法配合萃取法，该方法对于极性有机物的分离具有高效性 和高选择性，是一种典型的萃取法，近年来，基于可逆配合反应的极性有机物 萃取分离的研究十分活跃，已经成为化工分离技术开发的一个重要方向。 1 2 3 混凝沉淀法 混凝沉淀法是向废水中添加化学混凝剂，在加入药剂之后通过化学混凝剂 与水中有机成分发生物理或化学的作用，使得原先溶于废水中或呈细微粒状态、 不易沉降和过滤的污染物，集结成较大颗粒，然后通过后续沉淀设备的办法实 现固液分离达到去除部分有机物的目的。 j o s h i 、k i s h o r 等人使用石灰与n a o h 对于染料废水进行处理瞄w 移除色度和 c o d ；c h o iy s 用蛭石与其它金属m g 、f e 、a 1 、c a 、s i 合用作为混凝剂对印 染废水可达到很好的脱色效果。 混凝沉淀法的优点是混凝法对疏水性物质、悬浮类物质和胶体类物质效率 很高；但是对亲水性和溶解性物质效果差，c o d 去除率低。此外，该法还生成 大量的泥渣，且泥渣含水率很高，直接脱水困难。 7 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 2 4 吸附法 吸附法是指利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在 固体表面而除去污染物的方法。 吸附剂包括可再生吸附剂、不可再生吸附剂、天然高分子有机废弃物等。 大连染料厂二硝基氯苯洗涤水采用活性炭塔处理，二硝基氯苯7 0 0 m g l ，处理 以后含二硝基氯苯 0 5m g l ，达标排放，用高温活化法再生炭，再生困难，成 本高。考虑成本较高，一些廉价实用的吸附剂也在不断被试用，包括泥灰、蔗 渣、炉渣、改性淀粉、泥煤和蛭石等。选用吸附法进行处理的时候，必须考虑 吸附剂对有机物有选择性( 极性、非极性、溶解度、自由能等) ，对于同类型有 机污染物废水，可以很好的选择吸附剂，但是对于成分非常复杂综合性废水， 吸附剂的选择非常困难，并且吸附剂及其再生成本都很高，增加了废水处理负