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离子交换膜铅锌

发布时间:2022-07-08 10:36:32

A. 废水的重金属超了怎么办

废水重金属超标怎么样处理?

工业废水重金属超标在电镀、化工等行业是比较常见的,重金属超标怎么样处理呢?我们可以先了解清楚为什么超标~

一:工业废水重金属超标原因

1)电镀化工、线路板废水中的重金属超标,一般由于在生产过程中,所产生的重金属离子浓度都很高,这样的废水是不能直接排放的;

2)矿工业和金属加工业等行业的重金属超标,是来自生产过程中的重金属,在清洗机器或者酸洗产品时往往会把重金属离子带到废水当中。

常见的重金属超标处理方法主要有化学沉淀、萃取分离、电解法等。

二:重金属超标怎么样处理——方法

1)化学沉淀,在废水中直接投加重金属捕捉剂,可适用很宽的pH条件范围,可用于各种重金属超标处理。

2)溶剂萃取,利用污染物在水与有机溶剂两相中的溶解度不同进行分离的,但是在萃取过程中的流失和再生过程中,对能源的损耗很大。

3)电解法,是以电解氧化使氰分解、沉淀,从而达到去除的效果,一般用于含氰废水的处理。

通过上述的重金属超标处理方法,我们可以看出,使用重金属捕捉剂是能够直接解决工业废水重金属超标问题的。

三:关于重金属捕捉剂

处理原理

1)能与重金属离子强力螯合的化工产品;

2)采用接枝合成工艺,其枝链上的螯合基团能螯合重金属形成稳定不溶物而沉淀;

3)与其他产品不同,希洁重金属捕捉剂,在体型结构的高分子作用下,通过絮集和网捕的作用,提高沉淀速度和去除率,从而摆脱了线性鳌合沉淀的缺点。

重金属捕捉剂

优势

1)该药剂在重金属超标处理、絮凝效果等方面具有明显优势;

2)操作简单,直接投加在废水中即可;

3)环保,没有2次污染;

4)成本可控,药剂会根据重金属超标浓度进行处理投加。

B. 《跪求》研究性学习报告 关于课本的循环利用

  1. 卖给别人。

  2. 卖给工厂,重印刷新纸。

  3. 循环运用。

  4. 自然环境是人类生存、繁衍的物质基础,保护和改善自然环境,是人类维护自身生存和发展的前提。人类为了生存、发展,要向环境索取资源。早期,由于人口稀少,人类对环境并没有什么明显的影响和损害。在相当的一段时间里,自然条件主宰着人类的命运,当时因为生产水平低,对人类对环境的影响还不大。到了产业革命时期,人类学会使用机器以后,生产力大大提高,对环境的影响也就增大了。到本世纪初,人类对环境已经造成了巨大的破坏性影响。废弃物侵占土地,堵塞江湖,有碍卫生,影响景观,危害农作物生长及人体健康。自然赐给人类广袤的资源,人类回报自然的却是破坏与污染。随着经济的发展,人民生活的改善,城市废弃物大量增加。在鞍山这个重工业城市,每日产生的生活、工业废弃物尤为可观。废物回收再利用的其前景这个课题,已成为一个城市发展中亟待探究的紧迫课题。固体废弃物的再利用有机废弃物在鞍山地区,冶金、交通、机械、金属结构、造纸、木材、印刷、电器、仪器仪表、纺织服装、建筑、电力等工业都会生产数量可观的有机废弃物。经调查,对于工业中产生有机废弃物,我市每年可回收大约1000吨,现在所采用的回收办法有:定点回收、家庭回收和废品回收公司。有机废弃物中较为常见的要数塑料了,塑料中主要包含聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯。例如,我国农村广泛采用的地膜覆盖技术对提高农作物产量起到了很大的作用,但是由于缺乏有利的旧膜回收措施,造成这些有机薄膜在土壤中的残留累积量逐年增加,这些有机薄膜在自然环境中很难分解,对农业生产造成了一定的危害。填埋作业是目前处理城市废弃物的一个主要的方法,但混在废弃物中的塑料是一种不能被微生物分解的材料,埋在土里经久不烂,长此下去会破坏土壤结构,降低土壤肥效,污染地下水;如果滥烧废弃塑料,尤其是含氯塑料会严重污染环境,而且在常温下燃烧塑料,产生的气体会含有一种剧毒的化学物质――二恶英,它的化学性质极为稳定,在通常条件下会存在很长时间,会严重危害人类的身体健康;废弃塑料对海洋的污染也已经成为国际性问题,向海洋倾倒的塑料垃圾不仅危及海洋生物的生存,而且还因缠绕在海轮的螺旋桨上,酿成海难事故。通过探究,我们发现回收再利用塑料一般有以下几种有效途径:①直接用作材料。如回收聚乙烯塑料并制成再生薄膜,用作外包装袋、各种塑料制品等。②热解成单体。如有机玻璃热解得到单体,再重新聚合为成品;又如聚苯乙烯包装材料和一次性饭盒用BaO处理,使其在高温下分解成单体,然后再制成树脂。③高温焚烧发电,并处理其尾气。塑料的热值非常大,可达到3.3×104J/g,发电的主要反应为CxHy+1/2O2→xCO+y/2H2+Q(反应条件为高温环境)。另外,鞍钢还采用一种高喷吹废塑料技术用废塑料代替焦炭来炼铁,据有关人士估计,每年可节约1000万余元。④制成燃油和燃气。不能或难以分解的塑料可在催化剂存在下,热解成柴油、煤油和汽油,甚至裂解为气态烃和氢气作燃料。⑤科学家展望回收再利用塑料的前景广阔,可以使用有机废弃物和无机废弃物综合制成各种可降解的新型材料。例如,以乙烯和一氧化碳为原料制成聚乙烯光降解塑料;以纤维素和淀粉为原料制成微生物降解塑料等。无机废弃物无机废弃物主要包含金属废弃物和非金属废弃物两类。我市钢铁工业较为发达,鞍钢的几个采矿地点齐大山、东鞍山、大孤山等每天都会产出大量无机废物,废矿石中含有多种金属元素,如Fe、Cu、Pb、Zn、Cd等,其中一些重金属有毒性,对环境影响较大。一些有关的废弃物还会含有硫元素,一旦处理不当就会对空气的清洁造成较大威胁。经探究,当今世界,发展“无废技术”已经成为许多国家消除环境污染、节约资源、保护和改善环境的一项重大举措。二十多年来,我国在发展“无废技术”方面也取得了一些成绩。如在哈尔滨兴建了一些企业,专门处理无机废弃物;黑龙江省建成的硫酸企业,利用西林铅锌矿的废渣――一种名为硫精砂的无机废弃物作为生产资源。炼钢厂的钢渣对钢厂来说是废弃物,但对水泥厂来说是一种上好的原料。火力发电厂排放出来的粉煤灰,含有Pb、Hg、As等有害元素,大量会污染环境,但可用来生产水泥、烧结砖、粉煤灰砌块等。利用粉煤灰代替粘土原料生产水泥,实践表明,这样可以增加水泥窖的产量,降低燃料消耗量的16~17%。另外粉煤灰也可以用作农业肥料、烧砖等。另外,我国在垃圾发电领域也处于领先地位。我国自1985年在深圳建立垃圾焚烧发电厂以来,先后在珠海、杭州、上海等15个城市建成了20座垃圾焚烧发电厂,每天焚烧垃圾1000吨。据统计,目前我国建成、在建和正在报批的垃圾发电厂已有140多座。我国实施“无废技术”大体上有下列几种形式:①把不同工厂的各种生产工艺进行科学的、合理的设置,形成闭合工艺。比如把硫酸厂与造纸厂组成工艺圈,硫酸厂产生的二氧化硫经氨水吸收后制得亚硫酸氢铵,可给造纸厂制浆。②发展无污染的生产工艺。如氯碱工业过去用汞触媒电解法,结果带来汞污染。现在工厂渐渐改为了离子交换膜隔膜电解法,就杜绝了汞污染,也提高了工效。③用少水工艺、无水工艺代替用水工艺。如印染行业的“转移印花”工艺是一种不需用水的工艺,这样固体废弃物就不会再把污染波及到水资源,这样就消除了印染工业用水对环境的污染。液体废弃物的再利用废水在生活中也很常见,一些被金属离子污染的水资源对人体、对自然均危害不小,对于被不同的金属离子污染的水资源有不同的回收方法,所以在回收再利用废水之前要先鉴别一下其中含有什么金属离子。经探究,常见金属离子的鉴别方法如下(见表1):表1常见金属离子的鉴别方法常见阳离子鉴别方法Pb2+在试液中加3mol/l的硫酸至酸性,生成白色PbSO4沉淀。Hg22+加入6mol/lHCl,得到白色沉淀后,向沉淀加氨水,亚汞存在时,沉淀变黑Ag+加入6mol/lHCl,得到白色沉淀Cd2+加入过量的氨水,使Cd2+生成Cd(NH3)42+。离心分离后,将离心液加在Na2S溶液中,黄色CdS沉淀表示有Cd2+Cu2+加入浓氨水,若生成深蓝色溶液,表示有Cu2+Bi3+在酸性溶液中与硫脲生成黄色配合物Hg2+加入1滴1mol/lHCl,使成微酸性,滴在新磨光的铜片上,铜可将Hg2+还原成金属汞,并与铜形成汞齐。用流水冲去试液后,在铜片上留下一个擦拭不掉的斑点,但加热时因Hg被蒸发,银白色的斑点随之消失。AsIII,V砷的化合物(AsIII,V)在强酸溶液中可被金属锌还原为胂气AsH3,AsH3遇浓硝酸银溶液生成黄色AsAg3·3AgNO3,此黄色沉淀可被水分解,生成黑色的金属银SnII,IV用铁丝将SnIV还原为SnII,然后在溶液中加入HgCl2溶液,生成灰色的Hg2Cl2+Hg或黑色的Hg沉淀,表明有锡SbIII,V五价的Sb在浓盐酸中以SbCl6-形式存在,它能与红色的罗丹明B溶液生成离子缔合物,析出蓝色或紫色的微细沉淀。此沉淀可被萃取,使苯层显紫红色。若溶液中存在的是三价的Sb盐,事先必须用少许的NaNO2晶粒将其氧化为五价Fe2+Fe2+与K3Fe(CN)6试剂生成深蓝色沉淀,以前曾称此沉淀为滕氏蓝,此沉淀不溶于稀酸,但为碱所分解。因此此反应要在酸性溶液中进行Fe3+Fe3+能在酸性溶液中与K4Fe(CN)6试剂生成蓝色沉淀,以前称此沉淀为普鲁士蓝。鉴定时要在中性或微酸性溶液中进行。Mn2+Mn2+在强酸溶液中可被强氧化剂如NaBiO3或PbO2等氧化为MnO4-,使溶液显紫红色Cr3+Cr3+在强碱性溶液中以偏亚铬酸根离子CrO2-的形式存在,此离子可被H2O2氧化为铬酸根离子,黄色的铬酸根俩子的出现可以说明Cr3+的存在。Ni2+Ni2+在中性、HAc或氨性溶液中与丁二酮肟产生鲜红色螯合物沉淀。此沉淀溶于强酸、强碱和很浓的氨水。Co2+Co2+在中性和酸性溶液,Co2+与NH4SCN生成蓝色配合物Co(SCN)42-。此配合物能溶于许多有机溶剂等。Zn2+在中性或微酸性溶液中,Zn2+与(NH4)2Hg(SCN)4生成白色结晶形沉淀Al3+Al3+在醋酸及醋酸盐的弱酸性溶液中,与铝试剂生成红色螯合物。加氨水使溶液呈弱碱性并加热,可促成鲜红色絮状沉淀的生成。Ba2+Ba2+与玫瑰红酸钠试剂在中性溶液中生成红棕色沉淀。加稀HCl后消失Sr2+Sr2+加玫瑰红酸钠试剂1滴,如出现红棕色斑点,加稀HCl后又消失,就有此离子Ca2+Ca2+在碱性溶液中与乙二醛双缩生成红色螯合物沉淀,此沉淀不被碳酸钠分解,易溶于CHCl。NH4+NH4+能与碱作用生成NH3,加热可促使其挥发。生成的氨气可在气室中用湿润的红色石蕊试纸检验K+在中性、碱性或HAc酸性溶液中,K+与四苯硼化钠生成溶解度很小的白色沉淀。Na+在中性或HAc酸性溶液中与醋酸铀酰锌生成柠檬黄色结晶形沉淀Mg2+Mg2+在碱性溶液中与对硝基偶氮间苯二酚的碱溶液生成天蓝色的沉淀。对于一般的金属离子(如Fe3+、Cu2+、Zn2+等)的回收方法为在废水中加入碱类物质(如KOH),使其在废水中电离出OH-,从而与这些金属离子生成沉淀。通过回收再利用含有金属元素的沉淀,也可以达到消除废弃液体的污染的目的。经探究,现在有些科技发达地区已经开始利用由含有无机盐的废水灌注“太阳池发电站”的盐池,其水深2.5米,面积7000余平方米,能发出150千瓦的电力来。它的池底盐水,温度可达90℃;这些无机盐水是发电站的“吸热部件”,可以发挥贮存太阳能的作用,保证电站夜间和阴天也能不间断地发电。上层池水由于地球重力作用含盐量比下层要低,所以温度较低,可用作冷却水。只要先抽出太阳池底层的热水,把热交换器中低沸点的物质加热,就能使它们变成蒸气,去推动涡轮发电机发电。然后蒸气进入冷凝器,冷凝成液体回到池里,即可循环使用。根据这个原理,我国很多地区都可以利用废水建造“太阳池发电站”发电。气体废弃物的再利用土壤、水源、空气是人类生存必不可少的三部分,所以气体废弃物的回收再利用也与人类的生存环境休戚相关。随着人类科技水平的提高,近年来各种气体废弃物的排放量也持续增长。气体废弃物主要分为有害气体和温室气体两类。有害气体又分为无机有害气体和有机有害气体两类。其中无机有害气体包括SO2、H2S、氮氧化合物(NOx)、CO和光化学氧化剂(如O3)等。有机有害气体则包括酚类、苯类、吡啶、氰化物等400余种。这些有害气体主要来自燃料的燃烧和工业生产过程。经探究,各主要污染源每千吨燃料产生的气体废弃物的质量如下:(见表2)表2气体污染源污染源污染物每千吨燃料产生气体废弃物的质量(㎏)锅炉SO2、CO、酸类和有机物5×103~1.5×104化工CO2、NH3、CO、酸类、溶煤、硫化物和有机物5×104~2×105冶金SO2、CO、氟化物和有机物5×104~2×105据我们的探究,鞍山市区内的太阳辐射强度和紫外线强度分别要比城郊减少10%~30%和10%~25%,从而导致近年来鞍山市一些相关病例(如佝偻病等)的发病率呈上升趋势。我们还对鞍山市的降水的PH值进行了测定,结果表明雨水的PH值约为5.0,已呈现弱酸性,情况不容乐观。据市政府有关人士介绍,我市针对这种情况,已决策了多种措施,基本可总结为下面几个方面:①控制大气污染源。加强城市规划,使厂址的选择、建筑设备的构局更为合理,避免让污染源集中,从而避免局部严重污染事件的发生。②排放前处理污染物,减少污染物的排放。据探究,新钢铁公司已经引进了一套环保的煤气脱硫脱氰一体化设备,利用化学催化剂PDS将硫脱出,可减少排污量,使气体废弃物中的部分污染物得以从新再利用。③控制排放,植树造林。据探究,园林路旁栽种的银杏树SO2的作用。另外在鞍钢厂内栽种的柳树、杉树等树木也有异曲同工之妙。在生活生产中,能导致温室效应的气体废弃物主要有:二氧化碳、甲烷、臭氧、氯氟烃以及水气等。温室效应的后果十分严重,荒漠将扩大,土地侵蚀加重,森林退向极地,自然灾害严重,雨量增加,冰川融化。据探究,现在对于温室气体的回收再利用领域的研究有了重大突破。科学家正在研究人工合成叶绿体,水可以通过它制造出氢和氧,然后就可以用氢来还原温室气体中的“主要成员”CO2等,制造出HCHO(甲醛),最后将HCHO合成为(HCHO)n(糖类)。此外,CO2通过一系列反应还能转变成羧酸、油脂、氨基酸等。

  5. 爱护树木。

C. 化工废水重金属是不是一定要预处理再进处理站

含重金属废水处理:为使污水中所含的重金属达到排水某一水体或再次使用的水质要求,对其进行净化的过程。

目前,重金属废水处理的方法大致可以分为三大类:(1)化学法;(2)物理处理法;(3)生物处理法。

化学法
化学法主要包括化学沉淀法和电解法,主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理,化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。
2.1.1化学沉淀法
化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物,通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。由于受沉淀剂和环境条件的影响,沉淀法往往出水浓度达不到要求,需作进一步处理,产生的沉淀物必须很好地处理与处置,否则会造成二次污染。
2.1.2电解法
电解法是利用金属的电化学性质,金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来,然后加以利用。电解法主要用于电镀废水的处理,这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低。所以,电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。
2.1.3螯合法[1]
螯合法又称高分子离子捕集剂法,是指在废水处理过程中通过投加适量的重金属捕集剂,利用捕集剂与金属离子铅、镉结合时形成相应的螯合物的原理实现铅、镉的去除分离。该反应能在常温和较大pH范围(3?11)下发生,同时捕集剂不受共存重金属离子的影响。因此该方法去除率高,絮凝效果佳,污泥量少且整合物易脱水。
2.1.4纳米重金属水处理技术
纳米材料因其比表面积远超普通材料,故同一种物质将会显示出不同的物化特型,很多新型的纳米材料都不断地在水处理行业中实验、实践。被环保部、科技部、工信部、财政部四部委联合审批立项为“2011年国家重大科技成果转化项目”———纳米水处理工艺及系列产品,在江西铜业股份有限公司应用取得了历史性的突破,填补了国内空白。
国内通常采用的重金属废水处理方法,包括石灰中和法和硫化法等。这些传统的处理工艺,虽然可以将废水中的重金属去除掉,但是处理效果并不稳定,处理后回收的清水水质仍难以确保稳定达标排放,而且还会产生二次污染。纳米重金属水处理技术不仅能使处理后的出水水质优于国家规定的排放标准且稳定可靠,投资成本和运行成本较低,与水中重金属离子反应快,吸附、处理容量是普通材料的10倍到1000倍,而且使沉淀的污泥量较传统工艺降低50%以上,污泥中杂质也少,有利于后续处理和资源回收。有数据显示,同样是每日处理300立方米重金属污水量,传统工艺每天要产生25吨石灰渣污泥,而采用纳米技术后每月只产生25吨纳米金属泥。尤其值得关注的是,这种污泥中的重金属单位含量提高了30倍。若以铜冶炼厂的废水处理为例,其回收的纳米铜泥品位已达到20%,完全可以作为铜矿资源再生利用。

物理处理法
物理处理法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。
2.2.1溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液液接触,可连续操作,分离效果较好。使用这种方法时,要选择有较高选择性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。
2.2.2离子交换法
离子交换法是重金属离子与离子交换剂进行交换,达到去除废水中重金属离子的方法。常用的离子交换剂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂等。几年来,国内外学者就离子交换剂的研制开发展开了大量的研究工作。随着离子交换剂的不断涌现,在电镀废水深度处理、高价金属盐类的回收等方面,离子交换法越来越展现出其优势。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法,处理容量大,出水水质好,可回收重金属资源,对环境无二次污染,但离子交换剂易氧化失效,再生频繁,操作费用高。
2.2.3膜分离技术
膜分离技术是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法,包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法,实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。上述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。
2.2.4吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择,传统吸附剂是活性炭。还有黏土类吸附剂粉、煤灰吸附剂、生物质基材料和[1] 树脂基吸附材料。活性炭有很强吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,价格贵,应用受到限制。近年来,逐渐开发出有吸附能力的多种吸附材料。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr 6+的去除率达到99%,出水中Cr 6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前景。

生物处理法
生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,包括生物吸附、生物絮凝、植物修复等方法。
2.3.1生物吸附
生物吸附法是指生物体借助化学作用吸附金属离子的方法。藻类和微生物菌体对重金属有很好的吸附作用,并且具有成本低、选择性好、吸附量大、浓度适用范围广等优点,是一种比较经济的吸附剂。用生物吸附法从废水中去除重金属的研究,美国等国家已初见成效。有研究者预处理假单胞菌的菌胶团后,将其固定在细粒磁铁矿上来吸附工业废水中Cu,发现当浓度高至100 mg/L时,除去率可达96%,用酸解吸,可以回收95%铜,预处理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足,例如吸附容量易受环境因素的影响,微生物对重金属的吸附具有选择性,而重金属废水常含有多种有害重金属,影响微生物的作用,应用上受限制等,所以还需再进行进一步研究。
2.3.2生物絮凝
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝法的开发虽然不到20年,却已经发现有17种以上的微生物具有较好的絮凝功能,如霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等,并且大多数微生物可以用来处理重金属。生物絮凝法具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝物易于分离等优点,具有广阔的发展前景。
2.3.3植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量, 以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法,它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属,主要有三部分组成:
(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀
或富集有毒金属: (2)利用金属积累植物或超积累植物降
低有毒金属活性,从而可减少重金属被淋滤到地下或通过
空气载体扩散: (3)利用金属积累植物或超积累植物将土
壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类植物、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力主要表现在对重金属具有很强的吸附力。褐藻对Au的吸收量达400mg/g,在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%~90%。浩云涛等分离筛选获得了一株高重金属抗性的椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea),并研究了不同浓度的重金属铜、锌、镍、镉对该藻生长的影响及其对重金属离子的吸收富集作用。结果显示,该藻Zn 和Cd 具有很高的耐受性。对四种重金属的耐受能力依次为锌>镉>镍>铜。该藻对重金属具有很好的去除效果,15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+浓度72h处理,去除率分别达到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可见,此藻类可应用于含重金属废水的处理。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。风眼
莲(Eichhoria crassipes Somis)是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。张志杰等的研究结果表明,干重lkg的风眼莲在7~l0d可吸收铅3.797g、镉3.225g。周风帆等的 研究发现风眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。香蒲(Typhao rientaliS Pres1)也是一种净化重金属的优良草本植物,它具有特殊的结构与功能,如叶片成肉质、栅栏组织发达等。香蒲植物长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊结构以抵抗恶劣环境并能自我调节某些生理活动, 以适应污染毒害。招文锐等研究了宽叶香蒲人工湿地系统处理广东韶关凡口铅锌矿选矿废水的稳定性。历时10年的监测结果表明,该系统能有效地净化铅锌矿废水。未处理的废水含有高浓度的有害金属铅、锌、镉经人工湿地后,出水口水质明显改善,其中铅、锌、镉的净化率分别达99.0%,97.%和94.9%,且都在国家工业污水的排放标准之下。此外,还有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
采用木本植物来处理污染水体,具有净化效果好,处理量大,受气候影响小,不易造成二次污染等优点,越来越受到人们的重视。胡焕斌等试验结果表明,芦苇和池杉两种植物对重金属铅和镉都有较强富集能力,而木本植物池杉比草本植物芦苇具有更好的净化效果。周青等研究了5种常绿树木对镉污染胁迫的反应,实验结果表明,在高浓度镉胁迫下,5种树木叶片的叶绿素含量、细胞质膜透性、过氧化氢酶活性及镉富集量等生理生化特性均产生明显变化,其中,黄杨、海桐,杉木抗镉污染能力优于香樟和冬青。以木本植物为主体的重金属废水处理技术,能切断有毒有害物质进入人体和家畜的食物链,避免了二次污染,可以定向栽培,在治污的同时,还可以美化环境,获得一定的经济效益,是一种理想的环境修复方法。

D. 含重金属废水处理的处理方法

含重金属废水处理使用膜处理技术:

  1. 膜处理技术主要是微滤、超滤纳滤反渗透

  2. 其中纳滤可以浓缩废水中金属离子、盐类等,反渗透可以膜截留金属离子和有机添加剂,而让水分子透过膜,而达到分离、浓缩目的。

  3. 含重金属废水进入处理系统,根据需要,经过复合试剂预处理,减少其它离子对膜系统的影响,之后通过纳滤膜、反渗透膜实现物料分离、浓缩。

  4. 本系统设置多套纳滤装置,既可以辅助实现浓缩倍数的要求,也可以切换实现出水重金属离子实现达标排放的要求。

重金属废水来源及其处理原则:

  1. 重金属废水主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水。废水中重金属的种类、含量及存在形态随不同生产企业而异。由于重金属不能分解破坏,而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态。

  2. 例如,经化学沉淀处理后,废水中的重金属从溶解的离子形态转变成难溶性化台物而沉淀下来,从水中转移到污泥中;经离子交换处理后,废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上,经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。

  3. 因此,重金属废水处理原则是:首先,最根本的是改革生产工艺.不用或少用毒性大的重金属。其次是采用合理的工艺流程、科学的管理和操作,减少重金属用量和随废水流失量,尽量减少外排废水量。

E. 在环境自净过程中,重金属去了哪里会被净化吗

含重金属废水处理:为使污水中所含的重金属达到排水某一水体或再次使用的水质要求,对其进行净化的过程。

目前,重金属废水处理的方法大致可以分为三大类:(1)化学法;(2)物理处理法;(3)生物处理法。

化学法
化学法主要包括化学沉淀法和电解法,主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理,化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。
2.1.1化学沉淀法
化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物,通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。由于受沉淀剂和环境条件的影响,沉淀法往往出水浓度达不到要求,需作进一步处理,产生的沉淀物必须很好地处理与处置,否则会造成二次污染。
2.1.2电解法
电解法是利用金属的电化学性质,金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来,然后加以利用。电解法主要用于电镀废水的处理,这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低。所以,电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。
2.1.3螯合法[1]
螯合法又称高分子离子捕集剂法,是指在废水处理过程中通过投加适量的重金属捕集剂,利用捕集剂与金属离子铅、镉结合时形成相应的螯合物的原理实现铅、镉的去除分离。该反应能在常温和较大pH范围(3?11)下发生,同时捕集剂不受共存重金属离子的影响。因此该方法去除率高,絮凝效果佳,污泥量少且整合物易脱水。
2.1.4纳米重金属水处理技术
纳米材料因其比表面积远超普通材料,故同一种物质将会显示出不同的物化特型,很多新型的纳米材料都不断地在水处理行业中实验、实践。被环保部、科技部、工信部、财政部四部委联合审批立项为“2011年国家重大科技成果转化项目”———纳米水处理工艺及系列产品,在江西铜业股份有限公司应用取得了历史性的突破,填补了国内空白。
国内通常采用的重金属废水处理方法,包括石灰中和法和硫化法等。这些传统的处理工艺,虽然可以将废水中的重金属去除掉,但是处理效果并不稳定,处理后回收的清水水质仍难以确保稳定达标排放,而且还会产生二次污染。纳米重金属水处理技术不仅能使处理后的出水水质优于国家规定的排放标准且稳定可靠,投资成本和运行成本较低,与水中重金属离子反应快,吸附、处理容量是普通材料的10倍到1000倍,而且使沉淀的污泥量较传统工艺降低50%以上,污泥中杂质也少,有利于后续处理和资源回收。有数据显示,同样是每日处理300立方米重金属污水量,传统工艺每天要产生25吨石灰渣污泥,而采用纳米技术后每月只产生25吨纳米金属泥。尤其值得关注的是,这种污泥中的重金属单位含量提高了30倍。若以铜冶炼厂的废水处理为例,其回收的纳米铜泥品位已达到20%,完全可以作为铜矿资源再生利用。

物理处理法
物理处理法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。
2.2.1溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液液接触,可连续操作,分离效果较好。使用这种方法时,要选择有较高选择性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。
2.2.2离子交换法
离子交换法是重金属离子与离子交换剂进行交换,达到去除废水中重金属离子的方法。常用的离子交换剂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂等。几年来,国内外学者就离子交换剂的研制开发展开了大量的研究工作。随着离子交换剂的不断涌现,在电镀废水深度处理、高价金属盐类的回收等方面,离子交换法越来越展现出其优势。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法,处理容量大,出水水质好,可回收重金属资源,对环境无二次污染,但离子交换剂易氧化失效,再生频繁,操作费用高。
2.2.3膜分离技术
膜分离技术是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法,包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法,实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。上述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。
2.2.4吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择,传统吸附剂是活性炭。还有黏土类吸附剂粉、煤灰吸附剂、生物质基材料和[1] 树脂基吸附材料。活性炭有很强吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,价格贵,应用受到限制。近年来,逐渐开发出有吸附能力的多种吸附材料。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr 6+的去除率达到99%,出水中Cr 6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前景。

生物处理法
生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,包括生物吸附、生物絮凝、植物修复等方法。
2.3.1生物吸附
生物吸附法是指生物体借助化学作用吸附金属离子的方法。藻类和微生物菌体对重金属有很好的吸附作用,并且具有成本低、选择性好、吸附量大、浓度适用范围广等优点,是一种比较经济的吸附剂。用生物吸附法从废水中去除重金属的研究,美国等国家已初见成效。有研究者预处理假单胞菌的菌胶团后,将其固定在细粒磁铁矿上来吸附工业废水中Cu,发现当浓度高至100 mg/L时,除去率可达96%,用酸解吸,可以回收95%铜,预处理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足,例如吸附容量易受环境因素的影响,微生物对重金属的吸附具有选择性,而重金属废水常含有多种有害重金属,影响微生物的作用,应用上受限制等,所以还需再进行进一步研究。
2.3.2生物絮凝
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝法的开发虽然不到20年,却已经发现有17种以上的微生物具有较好的絮凝功能,如霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等,并且大多数微生物可以用来处理重金属。生物絮凝法具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝物易于分离等优点,具有广阔的发展前景。
2.3.3植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量, 以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法,它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属,主要有三部分组成:
(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀
或富集有毒金属: (2)利用金属积累植物或超积累植物降
低有毒金属活性,从而可减少重金属被淋滤到地下或通过
空气载体扩散: (3)利用金属积累植物或超积累植物将土
壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类植物、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力主要表现在对重金属具有很强的吸附力。褐藻对Au的吸收量达400mg/g,在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%~90%。浩云涛等分离筛选获得了一株高重金属抗性的椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea),并研究了不同浓度的重金属铜、锌、镍、镉对该藻生长的影响及其对重金属离子的吸收富集作用。结果显示,该藻Zn 和Cd 具有很高的耐受性。对四种重金属的耐受能力依次为锌>镉>镍>铜。该藻对重金属具有很好的去除效果,15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+浓度72h处理,去除率分别达到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可见,此藻类可应用于含重金属废水的处理。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。风眼
莲(Eichhoria crassipes Somis)是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。张志杰等的研究结果表明,干重lkg的风眼莲在7~l0d可吸收铅3.797g、镉3.225g。周风帆等的 研究发现风眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。香蒲(Typhao rientaliS Pres1)也是一种净化重金属的优良草本植物,它具有特殊的结构与功能,如叶片成肉质、栅栏组织发达等。香蒲植物长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊结构以抵抗恶劣环境并能自我调节某些生理活动, 以适应污染毒害。招文锐等研究了宽叶香蒲人工湿地系统处理广东韶关凡口铅锌矿选矿废水的稳定性。历时10年的监测结果表明,该系统能有效地净化铅锌矿废水。未处理的废水含有高浓度的有害金属铅、锌、镉经人工湿地后,出水口水质明显改善,其中铅、锌、镉的净化率分别达99.0%,97.%和94.9%,且都在国家工业污水的排放标准之下。此外,还有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
采用木本植物来处理污染水体,具有净化效果好,处理量大,受气候影响小,不易造成二次污染等优点,越来越受到人们的重视。胡焕斌等试验结果表明,芦苇和池杉两种植物对重金属铅和镉都有较强富集能力,而木本植物池杉比草本植物芦苇具有更好的净化效果。周青等研究了5种常绿树木对镉污染胁迫的反应,实验结果表明,在高浓度镉胁迫下,5种树木叶片的叶绿素含量、细胞质膜透性、过氧化氢酶活性及镉富集量等生理生化特性均产生明显变化,其中,黄杨、海桐,杉木抗镉污染能力优于香樟和冬青。以木本植物为主体的重金属废水处理技术,能切断有毒有害物质进入人体和家畜的食物链,避免了二次污染,可以定向栽培,在治污的同时,还可以美化环境,获得一定的经济效益,是一种理想的环境修复方法。

F. 什么是物尽其用的无废技术

无废技术是当今世界工业革命的一股潮流。这种技术采用闭路循环的方式,使资源在生产过程中充分利用,又不排放污染物质。这也就是说,生产第一种产品后排放出来的废弃物,可作为第二种产品的原料,第二种产品生产过程中的废弃物再作为下一种产品的原料。

当今世界,资源日趋减少。发展无废技术,成了许多国家消除环境污染、节约资源、保护和改善环境的一项重要任务。许多国家都在探索建立无废工业区。十多年来,我国在发展无废技术方面也取得一些成绩。如哈尔滨兴建了一些企业,专门“吃”废弃物;黑龙江省建成的硫酸厂,利用西林铅锌矿的废渣——硫精砂作为资源。我国实施无废技术大体上有几种方式:①把不同工厂各种生产工艺进行科学的、合理的设置,形成闭合工艺。比如把硫酸厂与造纸厂组成工艺圈,硫酸厂产生的二氧化硫经氨水吸收后制得亚硫酸氢铵,可给造纸厂制浆。②发展无污染的生产工艺。如氯碱工业过去用汞触媒电解法,结果带来汞污染。现在有的工厂改为离子交换膜隔膜电解法,就杜绝了汞污染,也提高了工效。③用少水工艺、无水工艺代替用水多工艺。如印染行业的“转移印花”工艺是一种不需用水的工艺,这样就消除了印染废水对环境的污染。

“三废三废,弃之为废,用之为宝。”从某种意义上说,“三废”是一种资源。炼钢厂的钢渣,对钢厂来说是废渣,可对水泥厂来说是一种上好的原料。火力发电厂排放出来的粉煤灰,含有铅、汞、砷等有害元素,大量堆积会污染环境,但可用来生产水泥、烧结砖、粉煤灰砌块等。由此可见,实现三废资源化,可以取得环境效益和经济效益。

环境污染,从根本上来说,是资源、能源的浪费造成的。发展无废技术,实现物尽其用,资源套用,是改善环境的需要,也是经济建设的需要。这样,可以把污染消灭在生产过程中,达到保护环境、造福人类的目的。

G. 电池对植物(吊兰)的影响

随着经济的快速发展,废水的大量排放,土壤和水源中重金属积累的加剧,重金属的污染也日益严重。由于重金属易通过食物链而生物富集,构成对生物和人体健康的严重威胁。如何有效地治理重金属污染已成为人类共同关注的问题。而重金属的污染情况在开发区的污水中也较为严重,根据长沙市环境监测站的检测情况,我们发现开发区废水中的镍(Ni)存在间歇超标的现象,在对污泥进行监测的时候也发现了污泥中总镉、总镍、总铜超过了污泥农用时污染控制标准限值因此在这里对重金属的处理方法进行了以及发展前景进行了探讨。

国内外学者对重金属污染的治理问题做了大量的研究[1、2]。目前已开发应用的废水处理方法主要有化学法、物理化学法和生物法,包括化学沉淀、电解、离子交换、膜分离、活性碳和硅胶吸附、生物絮凝、生物吸附、植物整治等方法。采用化学法、物理化学法都将残生污染转移,易造成二次污染,且对于大流域、低浓度的有害重金属污染难以处理。而生物法具有效果好、投资少及运作费用低、易于管理和操作、不产生二次污染等优点,日益受到人们的关注。下面就这几种方法进行探讨:

1 化学法

化学法主要包括化学沉淀法和电解法,主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理。

化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物,通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法[3]。由于受沉淀剂和环境条件的影响,沉淀法往往出水浓度达不到要求,需作进一步处理,产生的沉淀物必须很好地处理与处置,否则会造成二次污染。

电解法是利用金属的电化学性质,金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来,然后加以利用。电解法主要用于电镀废水的处理,这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低。所以,电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。

2 物理化学法

离子交换法和膜分离技术适用于含较低浓度重金属离子废水的处理。

离子交换法是在离子交换器中进行,此方法借助离子交换剂来完成。在交换器中按要求装有不同类型的交换剂,含重金属的液体通过交换剂时,交换剂上的离子同水中的重金属离子进行交换,达到去除水中重金属离子的目的。这种方法受交换剂品种、产量和成本的影响。几年来,国内外学者就离子交换剂的研制开发展开了大量的研究工作[4、5]。随着离子交换剂的不断涌现,在电镀废水深度处理、高价金属盐类的回收等方面,离子交换法越来越展现出其优势。

膜分离技术是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法,包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法,实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。上述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。

3 生物法

3.1 生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物,进行絮凝沉淀的一种除污方法[6]。微生物絮凝剂是由微生物自身构成的,具有高效絮凝作用的天然高分子物,它的主要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸等。由于多数微生物具有一定线性结构,有的表面具有较高电荷或较强的亲水性,能与颗粒通过各种作用相结合,起到很好的絮凝效果。目前开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵母菌和藻类等共17种。其中对重金属有絮凝作用的有12种。陈天等[7]利用从多种微生物中提取的壳聚糖为絮凝剂回收模拟工业废水中Pb2+、Cr3+、Cu2+,在离子浓度是100mg/L的200mL废水中加入10mg壳聚糖,处理后溶液中Cr3+、Cu2+浓度都小于0.1mg/L, Pb2+浓度小于1 mg/L,得到了令人满意的结果。用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且微生物生长快、易于实现工业化等特点。此外,微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因此微生物絮凝法具有广阔的发展前景。

3.2 生物吸附法

生物吸附是对于经过一系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附的概括理解,这些作用包括络合、鳌合、离子交换、吸附等。这些微生物从溶液中分离金属离子的机理有胞外富集、沉淀;细胞表面吸附或络合;胞内富集。其中细胞表面吸附或络合对死活微生物都存在,而胞内和胞外的大量富集则往往要求微生物具有活性。许多研究表明活的微生物和死的微生物对重金属离子都有较大的吸附能力,作为生物吸附剂的生物源能够从低浓度的含重金属离子的水溶液中吸附重金属,且有实用价值的微生物容易获得。例如:发酵过程中的酵母菌是生物吸附剂很好的生物源,大量来自海洋中的藻类也是便宜的生物源[8、9]。赵玲等[9]用海洋赤潮生物原甲藻(Prorocentrum micans)的活体和甲醛杀死的藻体对Cu2+、Pb2+、Ni2+、Zn2+、Ag1+、Cd2+的吸附能力进行研究,实验证明,金属离子混合液经原甲藻吸附30min后,各离子的浓度显著下降且达到平衡,原甲藻的活体和死体对这六种金属离子具有相似的吸附能力。

利用载体通过物理或化学方法将微生物吸附剂经预处理固定后,吸附剂吸附机械强度和化学稳定性增强、使用周期延长、可以提高废水处理的深度和效率、减少吸附—解吸循环中的损耗。近年来,国内外很多学者开展了固定化细胞处理含重金属有毒废水的研究工作[10、11]。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点,而且使用死的微生物作为生物源具有容易固定化,并可根据需要制成特殊的生物吸附剂并反复使用。因此,生物吸附法有很好的工业应用前景。现阶段我国的污水处理厂大多数采用活性污泥处理法,因此可以考虑在需进行重金属去除的地域,通过对活性污泥的驯化(在此过程中应注意避免过量重金属使活性污泥中毒),以及生物接种法接种相应的菌种,达到对低浓度含重金属污水的处理。

3.3 植物整治技术

植物对重金属的吸收富集机理,主要为两个方面:一是利用植物发达的根系对重金属废水的吸收过滤作用,达到对重金属的富集和积累。二是利用微生物的活性原则和重金属与微生物的亲和作用,把重金属转化为较低毒性的产物。通过收获或移去已积累和富集了重金属的植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度,达到治理污染、修复环境的目的。

在植物整治技术中能利用的植物很多,有藻类植物、草本植物、木本植物等等。其主要特点是对重金属具有很强的耐毒性和积累能力,不同种类植物对不同重金属具有不同的吸收富集能力,而且其耐毒性也各不相同。

浩云涛等[12]分离筛选获得了一株高重金属抗性的椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea),并研究了不同浓度的重金属铜、锌、镍、镉对该藻生长的影响及其对重金属离子的吸收富集作用。结果显示,该藻对Zn2+和Cd2+具有很高的耐受性。对四种重金属的耐受能力依次为锌>镉>镍>铜。该藻对重金属具有很好的去除效果,经15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+浓度72h处理,去除率分别达到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可见,此藻类可应用于含重金属废水的处理。

对重金属离子具有吸附作用的草本植物有凤眼莲(Eichhoria crassipes Somis)、香蒲(Typhao rientalis Presl)等[13、14]。香蒲是国际上公认和常用的一种治理污染的植物,它具有特殊的结构与功能,如叶片成肉质、栅栏组织发达等。香蒲植物长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊结构以抵抗恶劣环境并能自我调节某些生理活动,以适应污染毒害[15]。招文锐等[16]研究了宽叶香蒲人工湿地系统处理广东韶关凡口铅锌矿选矿废水的稳定性。历时10年的监测结果表明,该系统能有效地净化铅锌矿废水。未处理的废水含有高浓度的有害金属铅、锌、镉经人工湿地后,出水口水质明显改善,其中铅、锌、镉的净化率分别达到99.0%,97.%和94.9%。分析其pH和Pb、Zn、Cd、Hg、As质量分数的年份和月份变化趋势,发现经湿地处理的废水出水水质中的各指标的年份和月份变化幅度较小,且都在国家工业污水的排放标准之下,可见该湿地的污水净化具有很高的稳定性。

采用木本植物来处理污染水体,具有净化效果好,处理量大,受气候影响小,不易造成二次污染等优点,越来越受到人们的重视。胡焕斌等[17]试验结果表明,芦苇和池杉两种植物对重金属铅和镉都有较强富集能力,而木本植物池杉比草本植物芦苇具有更好的净化效果。周青等[18]研究了5种常绿树木对镉污染胁迫的反应,实验结果表明,在高浓度镉胁迫下,5种树木叶片的叶绿素含量、细胞质膜透性、过氧化氢酶活性及镉富集量等生理生化特性均产生明显变化,其中,黄杨、海桐,杉木抗镉污染能力优于香樟和冬青。以木本植物为主体的重金属废水处理技术,能切断有毒有害物质进入人体和家畜的食物链,避免了二次污染,可以定向栽培,在治污的同时,还可以美化环境,获得一定的经济效益,是一种理想的环境修复方法。

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H. 生物质吸附剂吸附重金属离子后,应该怎么处理

生物质吸附剂吸附重金属离子后,应该怎么处理
含重金属废水处理:为使污水中所含的重金属达到排水某一水体或再次使用的水质要求,对其进行净化的过程。

目前,重金属废水处理的方法大致可以分为三大类:(1)化学法;(2)物理处理法;(3)生物处理法。

化学法
化学法主要包括化学沉淀法和电解法,主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理,化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。
2.1.1化学沉淀法
化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物,通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。由于受沉淀剂和环境条件的影响,沉淀法往往出水浓度达不到要求,需作进一步处理,产生的沉淀物必须很好地处理与处置,否则会造成二次污染。
2.1.2电解法
电解法是利用金属的电化学性质,金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来,然后加以利用。电解法主要用于电镀废水的处理,这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低。所以,电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。
2.1.3螯合法[1]
螯合法又称高分子离子捕集剂法,是指在废水处理过程中通过投加适量的重金属捕集剂,利用捕集剂与金属离子铅、镉结合时形成相应的螯合物的原理实现铅、镉的去除分离。该反应能在常温和较大pH范围(3?11)下发生,同时捕集剂不受共存重金属离子的影响。因此该方法去除率高,絮凝效果佳,污泥量少且整合物易脱水。
2.1.4纳米重金属水处理技术
纳米材料因其比表面积远超普通材料,故同一种物质将会显示出不同的物化特型,很多新型的纳米材料都不断地在水处理行业中实验、实践。被环保部、科技部、工信部、财政部四部委联合审批立项为“2011年国家重大科技成果转化项目”———纳米水处理工艺及系列产品,在江西铜业股份有限公司应用取得了历史性的突破,填补了国内空白。
国内通常采用的重金属废水处理方法,包括石灰中和法和硫化法等。这些传统的处理工艺,虽然可以将废水中的重金属去除掉,但是处理效果并不稳定,处理后回收的清水水质仍难以确保稳定达标排放,而且还会产生二次污染。纳米重金属水处理技术不仅能使处理后的出水水质优于国家规定的排放标准且稳定可靠,投资成本和运行成本较低,与水中重金属离子反应快,吸附、处理容量是普通材料的10倍到1000倍,而且使沉淀的污泥量较传统工艺降低50%以上,污泥中杂质也少,有利于后续处理和资源回收。有数据显示,同样是每日处理300立方米重金属污水量,传统工艺每天要产生25吨石灰渣污泥,而采用纳米技术后每月只产生25吨纳米金属泥。尤其值得关注的是,这种污泥中的重金属单位含量提高了30倍。若以铜冶炼厂的废水处理为例,其回收的纳米铜泥品位已达到20%,完全可以作为铜矿资源再生利用。

物理处理法
物理处理法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。
2.2.1溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液液接触,可连续操作,分离效果较好。使用这种方法时,要选择有较高选择性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。
2.2.2离子交换法
离子交换法是重金属离子与离子交换剂进行交换,达到去除废水中重金属离子的方法。常用的离子交换剂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂等。几年来,国内外学者就离子交换剂的研制开发展开了大量的研究工作。随着离子交换剂的不断涌现,在电镀废水深度处理、高价金属盐类的回收等方面,离子交换法越来越展现出其优势。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法,处理容量大,出水水质好,可回收重金属资源,对环境无二次污染,但离子交换剂易氧化失效,再生频繁,操作费用高。
2.2.3膜分离技术
膜分离技术是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法,包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法,实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。上述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。
2.2.4吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择,传统吸附剂是活性炭。还有黏土类吸附剂粉、煤灰吸附剂、生物质基材料和[1] 树脂基吸附材料。活性炭有很强吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,价格贵,应用受到限制。近年来,逐渐开发出有吸附能力的多种吸附材料。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr 6+的去除率达到99%,出水中Cr 6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前景。

生物处理法
生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,包括生物吸附、生物絮凝、植物修复等方法。
2.3.1生物吸附
生物吸附法是指生物体借助化学作用吸附金属离子的方法。藻类和微生物菌体对重金属有很好的吸附作用,并且具有成本低、选择性好、吸附量大、浓度适用范围广等优点,是一种比较经济的吸附剂。用生物吸附法从废水中去除重金属的研究,美国等国家已初见成效。有研究者预处理假单胞菌的菌胶团后,将其固定在细粒磁铁矿上来吸附工业废水中Cu,发现当浓度高至100 mg/L时,除去率可达96%,用酸解吸,可以回收95%铜,预处理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足,例如吸附容量易受环境因素的影响,微生物对重金属的吸附具有选择性,而重金属废水常含有多种有害重金属,影响微生物的作用,应用上受限制等,所以还需再进行进一步研究。
2.3.2生物絮凝
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝法的开发虽然不到20年,却已经发现有17种以上的微生物具有较好的絮凝功能,如霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等,并且大多数微生物可以用来处理重金属。生物絮凝法具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝物易于分离等优点,具有广阔的发展前景。
2.3.3植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量, 以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法,它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属,主要有三部分组成:
(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀
或富集有毒金属: (2)利用金属积累植物或超积累植物降
低有毒金属活性,从而可减少重金属被淋滤到地下或通过
空气载体扩散: (3)利用金属积累植物或超积累植物将土
壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类植物、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力主要表现在对重金属具有很强的吸附力。褐藻对Au的吸收量达400mg/g,在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%~90%。浩云涛等分离筛选获得了一株高重金属抗性的椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea),并研究了不同浓度的重金属铜、锌、镍、镉对该藻生长的影响及其对重金属离子的吸收富集作用。结果显示,该藻Zn 和Cd 具有很高的耐受性。对四种重金属的耐受能力依次为锌>镉>镍>铜。该藻对重金属具有很好的去除效果,15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+浓度72h处理,去除率分别达到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可见,此藻类可应用于含重金属废水的处理。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。风眼
莲(Eichhoria crassipes Somis)是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。张志杰等的研究结果表明,干重lkg的风眼莲在7~l0d可吸收铅3.797g、镉3.225g。周风帆等的 研究发现风眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。香蒲(Typhao rientaliS Pres1)也是一种净化重金属的优良草本植物,它具有特殊的结构与功能,如叶片成肉质、栅栏组织发达等。香蒲植物长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊结构以抵抗恶劣环境并能自我调节某些生理活动, 以适应污染毒害。招文锐等研究了宽叶香蒲人工湿地系统处理广东韶关凡口铅锌矿选矿废水的稳定性。历时10年的监测结果表明,该系统能有效地净化铅锌矿废水。未处理的废水含有高浓度的有害金属铅、锌、镉经人工湿地后,出水口水质明显改善,其中铅、锌、镉的净化率分别达99.0%,97.%和94.9%,且都在国家工业污水的排放标准之下。此外,还有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
采用木本植物来处理污染水体,具有净化效果好,处理量大,受气候影响小,不易造成二次污染等优点,越来越受到人们的重视。胡焕斌等试验结果表明,芦苇和池杉两种植物对重金属铅和镉都有较强富集能力,而木本植物池杉比草本植物芦苇具有更好的净化效果。周青等研究了5种常绿树木对镉污染胁迫的反应,实验结果表明,在高浓度镉胁迫下,5种树木叶片的叶绿素含量、细胞质膜透性、过氧化氢酶活性及镉富集量等生理生化特性均产生明显变化,其中,黄杨、海桐,杉木抗镉污染能力优于香樟和冬青。以木本植物为主体的重金属废水处理技术,能切断有毒有害物质进入人体和家畜的食物链,避免了二次污染,可以定向栽培,在治污的同时,还可以美化环境,获得一定的经济效益,是一种理想的环境修复方法。

I. 重金属水处理方法有哪些

目前,重金属废水处理的方法大致可以分为三大类:(1)化学法;(2)物理处理法;(3)生物处理法。
化学法
化学法主要包括化学沉淀法和电解法,主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理,化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。
2.1.1化学沉淀法
化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物,通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。由于受沉淀剂和环境条件的影响,沉淀法往往出水浓度达不到要求,需作进一步处理,产生的沉淀物必须很好地处理与处置,否则会造成二次污染。
2.1.2电解法
电解法是利用金属的电化学性质,金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来,然后加以利用。电解法主要用于电镀废水的处理,这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低。所以,电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。
物理处理法
物理处理法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。
2.2.1溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液液接触,可连续操作,分离效果较好。使用这种方法时,要选择有较高选择性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。
2.2.2离子交换法
离子交换法是重金属离子与离子交换剂进行交换,达到去除废水中重金属离子的方法。常用的离子交换剂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂等。几年来,国内外学者就离子交换剂的研制开发展开了大量的研究工作。随着离子交换剂的不断涌现,在电镀废水深度处理、高价金属盐类的回收等方面,离子交换法越来越展现出其优势。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法,处理容量大,出水水质好,可回收重金属资源,对环境无二次污染,但离子交换剂易氧化失效,再生频繁,操作费用高。
2.2.3膜分离技术
膜分离技术是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法,包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法,实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。上述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。
2.2.4吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择,传统吸附剂是活性炭。活性炭有很强吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,价格贵,应用受到限制。近年来,逐渐开发出有吸附能力的多种吸附材料。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr 6+的去除率达到99%,出水中Cr 6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前景。
生物处理法
生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,包括生物吸附、生物絮凝、植物修复等方法。
2.3.1生物吸附
生物吸附法是指生物体借助化学作用吸附金属离子的方法。藻类和微生物菌体对重金属有很好的吸附作用,并且具有成本低、选择性好、吸附量大、浓度适用范围广等优点,是一种比较经济的吸附剂。用生物吸附法从废水中去除重金属的研究,美国等国家已初见成效。有研究者预处理假单胞菌的菌胶团后,将其固定在细粒磁铁矿上来吸附工业废水中Cu,发现当浓度高至100 mg/L时,除去率可达96%,用酸解吸,可以回收95%铜,预处理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足,例如吸附容量易受环境因素的影响,微生物对重金属的吸附具有选择性,而重金属废水常含有多种有害重金属,影响微生物的作用,应用上受限制等,所以还需再进行进一步研究。
2.3.2生物絮凝
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝法的开发虽然不到20年,却已经发现有17种以上的微生物具有较好的絮凝功能,如霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等,并且大多数微生物可以用来处理重金属。生物絮凝法具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝物易于分离等优点,具有广阔的发展前景。
2.3.3植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量, 以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法,它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属,主要有三部分组成:
(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属: (2)利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性,从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散: (3)利用金属积累植物或超积累植物将土
壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类植物、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力主要表现在对重金属具有很强的吸附力。褐藻对Au的吸收量达400mg/g,在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%~90%。浩云涛等分离筛选获得了一株高重金属抗性的椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea),并研究了不同浓度的重金属铜、锌、镍、镉对该藻生长的影响及其对重金属离子的吸收富集作用。结果显示,该藻Zn 和Cd 具有很高的耐受性。对四种重金属的耐受能力依次为锌>镉>镍>铜。该藻对重金属具有很好的去除效果,15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+浓度72h处理,去除率分别达到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可见,此藻类可应用于含重金属废水的处理。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。风眼莲(Eichhoria crassipes Somis)是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。张志杰等的研究结果表明,干重lkg的风眼莲在7~l0d可吸收铅3.797g、镉3.225g。周风帆等的 研究发现风眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。香蒲(Typhao rientaliS Pres1)也是一种净化重金属的优良草本植物,它具有特殊的结构与功能,如叶片成肉质、栅栏组织发达等。香蒲植物长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊结构以抵抗恶劣环境并能自我调节某些生理活动, 以适应污染毒害。招文锐等研究了宽叶香蒲人工湿地系统处理广东韶关凡口铅锌矿选矿废水的稳定性。历时10年的监测结果表明,该系统能有效地净化铅锌矿废水。未处理的废水含有高浓度的有害金属铅、锌、镉经人工湿地后,出水口水质明显改善,其中铅、锌、镉的净化率分别达99.0%,97.%和94.9%,且都在国家工业污水的排放标准之下。此外,还有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
采用木本植物来处理污染水体,具有净化效果好,处理量大,受气候影响小,不易造成二次污染等优点,越来越受到人们的重视。胡焕斌等试验结果表明,芦苇和池杉两种植物对重金属铅和镉都有较强富集能力,而木本植物池杉比草本植物芦苇具有更好的净化效果。周青等研究了5种常绿树木对镉污染胁迫的反应,实验结果表明,在高浓度镉胁迫下,5种树木叶片的叶绿素含量、细胞质膜透性、过氧化氢酶活性及镉富集量等生理生化特性均产生明显变化,其中,黄杨、海桐,杉木抗镉污染能力优于香樟和冬青。以木本植物为主体的重金属废水处理技术,能切断有毒有害物质进入人体和家畜的食物链,避免了二次污染,可以定向栽培,在治污的同时,还可以美化环境,获得一定的经济效益,是一种理想的环境修复方法。

J. 重金属废水怎么处理

目前,重金属废水处理的方法大致可以分为三大类:(1)化学法;(2)物理处理法;(3)生物处理法。
化学法
化学法主要包括化学沉淀法和电解法,主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理,化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。
2.1.1化学沉淀法
化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物,通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。由于受沉淀剂和环境条件的影响,沉淀法往往出水浓度达不到要求,需作进一步处理,产生的沉淀物必须很好地处理与处置,否则会造成二次污染。
2.1.2电解法
电解法是利用金属的电化学性质,金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来,然后加以利用。电解法主要用于电镀废水的处理,这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低。所以,电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。
物理处理法
物理处理法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。
2.2.1溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液液接触,可连续操作,分离效果较好。使用这种方法时,要选择有较高选择性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。
2.2.2离子交换法
离子交换法是重金属离子与离子交换剂进行交换,达到去除废水中重金属离子的方法。常用的离子交换剂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂等。几年来,国内外学者就离子交换剂的研制开发展开了大量的研究工作。随着离子交换剂的不断涌现,在电镀废水深度处理、高价金属盐类的回收等方面,离子交换法越来越展现出其优势。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法,处理容量大,出水水质好,可回收重金属资源,对环境无二次污染,但离子交换剂易氧化失效,再生频繁,操作费用高。
2.2.3膜分离技术
膜分离技术是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法,包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法,实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。上述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。
2.2.4吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择,传统吸附剂是活性炭。活性炭有很强吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,价格贵,应用受到限制。近年来,逐渐开发出有吸附能力的多种吸附材料。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr 6+的去除率达到99%,出水中Cr 6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前景。
生物处理法
生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,包括生物吸附、生物絮凝、植物修复等方法。
2.3.1生物吸附
生物吸附法是指生物体借助化学作用吸附金属离子的方法。藻类和微生物菌体对重金属有很好的吸附作用,并且具有成本低、选择性好、吸附量大、浓度适用范围广等优点,是一种比较经济的吸附剂。用生物吸附法从废水中去除重金属的研究,美国等国家已初见成效。有研究者预处理假单胞菌的菌胶团后,将其固定在细粒磁铁矿上来吸附工业废水中Cu,发现当浓度高至100 mg/L时,除去率可达96%,用酸解吸,可以回收95%铜,预处理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足,例如吸附容量易受环境因素的影响,微生物对重金属的吸附具有选择性,而重金属废水常含有多种有害重金属,影响微生物的作用,应用上受限制等,所以还需再进行进一步研究。
2.3.2生物絮凝
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝法的开发虽然不到20年,却已经发现有17种以上的微生物具有较好的絮凝功能,如霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等,并且大多数微生物可以用来处理重金属。生物絮凝法具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝物易于分离等优点,具有广阔的发展前景。
2.3.3植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量, 以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法,它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属,主要有三部分组成:
(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属: (2)利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性,从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散: (3)利用金属积累植物或超积累植物将土
壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类植物、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力主要表现在对重金属具有很强的吸附力。褐藻对Au的吸收量达400mg/g,在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%~90%。浩云涛等分离筛选获得了一株高重金属抗性的椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea),并研究了不同浓度的重金属铜、锌、镍、镉对该藻生长的影响及其对重金属离子的吸收富集作用。结果显示,该藻Zn 和Cd 具有很高的耐受性。对四种重金属的耐受能力依次为锌>镉>镍>铜。该藻对重金属具有很好的去除效果,15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+浓度72h处理,去除率分别达到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可见,此藻类可应用于含重金属废水的处理。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。风眼莲(Eichhoria crassipes Somis)是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。张志杰等的研究结果表明,干重lkg的风眼莲在7~l0d可吸收铅3.797g、镉3.225g。周风帆等的 研究发现风眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。香蒲(Typhao rientaliS Pres1)也是一种净化重金属的优良草本植物,它具有特殊的结构与功能,如叶片成肉质、栅栏组织发达等。香蒲植物长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊结构以抵抗恶劣环境并能自我调节某些生理活动, 以适应污染毒害。招文锐等研究了宽叶香蒲人工湿地系统处理广东韶关凡口铅锌矿选矿废水的稳定性。历时10年的监测结果表明,该系统能有效地净化铅锌矿废水。未处理的废水含有高浓度的有害金属铅、锌、镉经人工湿地后,出水口水质明显改善,其中铅、锌、镉的净化率分别达99.0%,97.%和94.9%,且都在国家工业污水的排放标准之下。此外,还有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
采用木本植物来处理污染水体,具有净化效果好,处理量大,受气候影响小,不易造成二次污染等优点,越来越受到人们的重视。胡焕斌等试验结果表明,芦苇和池杉两种植物对重金属铅和镉都有较强富集能力,而木本植物池杉比草本植物芦苇具有更好的净化效果。周青等研究了5种常绿树木对镉污染胁迫的反应,实验结果表明,在高浓度镉胁迫下,5种树木叶片的叶绿素含量、细胞质膜透性、过氧化氢酶活性及镉富集量等生理生化特性均产生明显变化,其中,黄杨、海桐,杉木抗镉污染能力优于香樟和冬青。以木本植物为主体的重金属废水处理技术,能切断有毒有害物质进入人体和家畜的食物链,避免了二次污染,可以定向栽培,在治污的同时,还可以美化环境,获得一定的经济效益,是一种理想的环境修复方法。

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