去除废水中重金属离子的综述

1、去除废水中重金属离子的综述Fenglian Fua, Qi Wangb摘要：重金届污染已成为今天最严重的环境问题之一，因为它们对环境顽固不化和持 久性的危害，所以重金届污染受到特别关注。近年来，把重金届从废水中去除的方法已被 广泛研究。本文综述了当前已被应用于治理重金届废水的方法，并对这些技术进行了评估。这些技术包括：化学沉淀法、离子交换法、吸附法。1.介绍重金届元素的原子的重量在 63.5 和 200.6 之间，有一个特定的大于 5.0 的引力(Srivastava and Majumder, 2008)。随着金届电镀设备、矿业、化肥工业、制革厂、电池、造纸行业和杀从剂等这些行业的快速发展，

2、越来越多的重金届污水直接或间接的排入 环境，特别是发展中国家。与有机污染物不同，重金届是不能被生物降解的，它们很容易 积聚在生物体内，有很多重金届我们都知道我有蠹或致癌的。在工业废水的处理中，特别 被关注的有蠹重金届包括：锌、铜、锐、汞、镉、铅、铭。锌是一种微量元素，对人体健康至关重要。它对活体组织的生理功能和调节许多生化 工程具有重要的作用。然而，过多的锌乂会导致严重的健康问题，如胃痉挛，皮肤过敏， 呕吐，恶心和贫血(Oyaroet al., 2007)。铜是生物新陈代谢不可或缺，但过度的摄入铜则会带来极其严重的蠹性问题，如，呕吐、痉挛、抽搐、甚至死亡 (Paulino et al., 20

3、06)。锐超过其临界水平除了会带来肠胃不适，肺纤维症和皮肤皮炎( Borba et al., 2006)还有可能会带来严重的肺和肾脏问题。我们都知道锐是人类致癌物。汞是一种神经蠹素，它会伤害到我们的中枢神经系统。 高浓度的汞会造成肺和肾功能的损害， 胸痈和呼吸困难 (Namasivayam and Kadirvelu,1999)。水银中蠹的典型例子是水俣湾事件。镉已被美国环 境保护机构列为很可能是人类致癌物，隔使人类的健康收到严重的威胁。慢性接触镉会导 致肾功能异常，高水平的接触将会导致死亡。铅可引起中央神经系统的损害。铅还可损害肾脏、肝脏和生殖系统，基本细胞流程和 大脑功能。中蠹的症状有，贫

4、血、失眠、头痈、头晕、易怒、肌肉萎缩、幻觉和肾损伤(Naseem and Tahir, 2001)。铭在水中以两种形式存在：铭(III) 和铭(VI)。一般来说，铭(VI) 蠹性比铭(III)大，铭(VI)影响人体生理通过食物链的积累导致严重的健康问题，包括从 简单的皮肤发炎到肺癌(Khezami and Capart,2005)。面对越来越严厉的法规，重金届已被列为环境优先污染物并成为其中最重要的环境问 题。所以，为了保护人类和环境，这些有蠹重金届应该从废水中去除。许多方法用于活除 重金届离子包括化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜过滤法、电化学处理技术等。这篇文章讲述了目前用于处理重金届离子

5、废水的技术以及对它们在应用程序上的优点和局限的 评论。2.重金属废水处理技术2.1化学沉淀法化学沉淀法是有效的，到目前为止在工业中使用最广泛的方法(Ku and Jung, 2001)。因为，它操作起来相对而言比较简单和便宜。在沉淀反应过程中，化学物质与重金届离子 形成不溶性颗粒。形成的沉淀物可以通过沉淀或过滤而从水中分离。然后，处理过的水可 以适当的排放和重用。传统的化学沉淀法包括氢氧化物沉淀和硫化沉淀。2.1.1.氢氧化物沉淀氢氧化物沉淀由于其相对简单，成本低和易于 pH 值控制而成为最广泛使用的化学沉淀 技术(Huisman et al., 2006)。各种金届氢氧化物的溶解度最小化的

6、pH 范围在 8.0-11.0 之间。金届氢氧化物沉淀可 以通过凝聚和沉淀去除。各种各样的氢氧化物一直被用来处理分水中的金届，基于其成本 低和易于处理。在工业环境中石灰是首先的基本物质用于氢氧化物沉淀。氢氧化物沉淀法使用Ca(OH)2 和 NaOH 去除废水中的Cu(II)和 Cr(VI)离子已被Mirbagheri and Hosseini (2005) 核实。用硫酸业铁将 Cr(VI)转化成 Cr(III) , Cr(III) 的最大沉淀值在 pH 为 8.7 与 Ca(OH)2 反应，铭酸盐的浓度从 30mg/L 减少到 0.01mg/L。铜 铉的最佳去除量是在曝气的情况下， pH 为

7、12.0 同时加入 Ca(OH)2 和 NaOH 同离子的浓度可 以从 48.51 mg/L 降低到 0.694 mg/L。为了提高石灰沉淀法的效率，常用飞灰作为种子材 料(Chen et al., 2009b)。这种用飞灰、石灰碳化法增大了沉淀物的体积，明显的提高了 重金届的去除率。一定浓度的铭、铜、铅、锌等物质可以从初始浓度100.0mg/L 分别降到0.08,0.14,0.03 和 0.45mg/L。在氢氧化物沉淀过程中，增加的混凝剂如明研，铁盐和有机聚合物能增强废水中重金 届的去除率。Charerntanyarak(1999)通过石灰采用化学混凝、沉淀法来处理废水中的锌、 哥、铤、镁，

8、其初始浓度分别为 450、150、1085 和 3154mg/L。他发现最佳 pH 值超过 9.5 时处理后的废水可以达到 Wastewater教育部的标准。此外，如果添加了混凝剂，重金届浓 度会进一步减少。尽管氢氧化物沉淀法被广泛使用，但也有一些限制。首先，氢氧化物沉淀生成体积大 密度相对较低的油泥，会呈现脱水和处理问题(Kongsricharoern and Polprasert,1995 )。其次，一些金届氢氧化物是两性物质，对于混合金届就会出现另一个问题，用氢氧化物沉 淀法，可能一种金届的理想 pH 值会让另一种金届乂回到离子的状态。第三，当污水中混有 络合剂，它们可能会抑制金届氢氧化

9、物沉淀。2.1.2.硫化物沉淀硫化沉淀也是一个有效的治理有蠹重金届的方法。其中使用硫化物的一个最主要的优 点是金届硫化物沉淀的溶解度要大大的低于氢氧化物沉淀而且硫化物沉淀不是两性物质。因此，相对于氢氧化物沉淀，硫化沉淀可实现在较广 pH 值范围内金届污染程度较大的情况。 相对氢氧化物沉底，硫化沉淀物也表现出更好的增厚和脱水特性。?zverdi and Erdem(2006) 研究了黄铁矿和合成硫化铁去除 Cu2+, Cd2环日 Pb2+。 金届去除反应的机制被确定为化学沉 淀在低 pH 值( 3),由于 H2S 一级反应(Eqs.(1)and(2)，和在高 pH 下的吸附(in the ran

10、ge of 3e6)。FeS(s)+2H+(aq) tHS (g)+Fe2+(aq)(1)M+(aq)+H2S (g) tMS(s)+2l4(aq)(2)最近，新的硫化物去除方法在硫酸盐还原菌(SRB)勺基础上已开发出来。SBRM 化简 单的有机化合物在厌氧条件下，SBR酸盐转化为硫化氢。3SO42-+ 2CHCH(OH)COOH 3H2S + 6HCO3(3)这里 CHCH(OH)COOH 表简单的有机化合物。硫化氢与可溶性二价金届发生反应，形 成不溶性金届硫化物(Eq. (2)。一些有吸引力的发现被 Kousi (2007)等报道，并开发了一个上流式固定床 SBM 监 测治理过的锌轴承废水。他们发现，这个反应有相当大的能力能完全去除初始浓度高达 6000mg/L 的硫酸盐，完全去除初始浓度高达 400mg/L 的可溶性锌，并完全消除初始浓度为 1500mg/L 的 TOC 使用 SBR 台理一