环保水处理技术：应对重金属污染的有效方法

环保水处理技术：应对重金属污染的有效方法

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[摘要] 随着工业污染的急剧增加，大量的重金属污染物被排放到物理环境中。在一定条件下，一些重金属(如汞)还可以在某些微生物的作用下转化为毒性更大的有机物。另外，有毒重金属可以长期在环境中停留和积累，通过食物链逐渐富集，最终进入人体，甚至通过遗传或母乳危害婴儿，主要表现为在人体某些器官中蓄积形成慢性中毒。因此，重金属污染物的处理技术已成为热门的研究课题，其成果具有重大的现实意义。

[关键词] 重金属 工业污染 离子交换 电解吸

介绍

随着社会的不断发展，人们比以往更加崇尚产业与自然环境的和谐发展，这一理念不断渗透到各个学科中，污染控制技术的发展也应寻求这一绿色产业。充分发挥自然界的自然自净功能，是发展绿色环保技术在污染控制与环境修复领域的体现，也是充分利用自然自净功能的反应。本文阐述了重金属的危害、来源、存在形式，并着重介绍了治理重金属污染物的方法。

废水中重金属污染物的来源

1、铅的来源。铅常被用作蓄电池、电镀、颜料、橡胶、农药、燃料等制造业的原料。铅板生产过程中排出的酸性废水（pH3=1.5）中铅浓度最高，电镀废液产生的废水中铅浓度也较高。

2、镉的来源。镉是灰白色金属，在自然界中主要以二价形式存在。镉电镀能为钢、铁等提供耐腐蚀的保护层，具有吸附性好、镀层均匀光滑等特点。因此工业上90%的镉用于电镀、颜料、塑料稳定剂、合金和电池等。含镉废水的来源还包括金属矿开采、冶炼、电解、农药、医药、电镀、纺织印染等行业的生产过程。

3、镍的来源。废水中镍的来源废水中的镍主要以二价离子的形式存在，如硫酸镍、硝酸镍以及与许多无机和有机络合物形成的镍盐。含镍废水的工业来源很多，其中最主要的是电镀工业。此外，采矿、冶金、石化、纺织等工业以及钢厂、印刷等工业排出的废水中也含有镍。

4、银的来源。唯一可溶的银盐是硝酸银，也是废水中银的主要成分。硝酸银广泛应用于无线电、化工、机械制造、陶瓷、照相、电镀和油墨制造等工业。含银废水的主要来源是电镀和照相工业。

环境中重金属污染物的存在形式

重金属污染物分布于大气、水体、沉积物、土壤、植物等系统中，在不同系统中以不同的形态存在。土壤中重金属的存在和土壤重金属污染主要是由于污泥的使用和污水灌溉造成的。工业废水占污水的60%～80%，成分复杂，均不同程度地含有难以生物降解的重金属。

1、重金属在水中的存在形式。近年来，中科院等对长江水环境重金属背景值进行了深入调查。研究结果表明，河水中大多数元素主要以悬浮颗粒形式存在，而溶解部分重金属浓度较低，并且某种元素的总量越高，以悬浮颗粒形式存在的比例就越高。这一特点与区域条件密切相关。当地理风化作用较强时，悬浮物含量直接影响水环境中元素浓度的分布。同时，化学风化作用较弱，元素不易释放，河水碱度较低，使溶解部分重金属浓度较低。

2.重金属在沉积物中的存在形式。通过各种途径进入水环境的重金属，大部分随着物理、化学、生物和物理化学反应的进行，迅速转移到沉积物中或通过悬浮物转移到沉积物中。重金属在沉积物中的赋存状态和特点是：Pb主要倾向于与Fe/Mn水合氧化物和碳酸盐结合，Cu主要形成残渣相和有机相，Zn易与Fe/Mn水合氧化物和碳酸盐结合；Pb和Zn主要以非残渣相形式存在，Cu主要以残渣相形式存在。

常用的重金属废水处理方法

重金属废水的处理方法很多，大致可分为两类：一类是将可溶性重金属转化为不溶性或难溶性金属化合物，从而将其从水中除去；另一类是在不改变重金属化学形态的情况下对其进行浓缩分离，如反渗透、电渗析、离子交换、蒸发浓缩等。

1.氢氧化物沉淀法。该方法是向重金属废水中加入碱性沉淀剂(如石灰乳、碳酸钠液碱等)，使金属离子与光自由基发生反应，生成不溶性的金属氢氧化物沉淀，从而分离出来。

2、硫化物沉淀法。此法是在废水中加入硫化剂，使金属离子与硫化物发生反应，生成不溶性金属硫化物沉淀进行分离。硫化剂可以是硫化钠、硫化氢或硫化亚铁。此法的优点是生成的金属硫化物的溶解度比金属氢氧化物的溶解度低，处理效果比氢氧化物沉淀法好，而且残渣少、含水量低，便于回收有用金属。缺点是硫化物价格较高。

3、还原法。此法是在废水中加入还原剂，将金属离子还原为金属或低价金属离子，再加入石灰，使之变成金属氢氧化物沉淀进行分离。还原法可用于回收铜、汞等金属离子，常用于含铅废水的处理。

4、离子交换法。离子交换法是利用离子交换剂的交换基团与废水中的金属离子进行交换，取代交换剂上的金属离子而去除的方法。用离子交换法处理重金属废水时，如Cu2+、Zn2+、Cd2+等，可采用阳离子交换树脂；而以阴离子形式存在的金属离子络合物或酸根(HgCl2-等)则需用阴离子交换树脂去除。

5、铁氧体法。铁氧体是由铁离子、氧离子和其他金属离子组成的氧化物，是一种具有铁磁性的半导体。铁氧体法处理重金属废水是基于铁氧体的制造原理，利用铁氧体反应，将废水中的二价或三价金属离子填充到铁氧体尖晶石的晶格中，从而得到沉淀分离的方法。

6、电解法。电解法是通过电极与重金属离子发生电化学反应，消除重金属离子毒性的方法。根据阳极类型的不同，电解法又分为电解沉淀法和重金属回收电解法两大类。电解法设备简单，占地面积小，操作管理方便，可回收有价金属。但其耗电量大，出水水质差，废水处理量小。

7、膜分离法。这种方法是利用特殊的半透膜在外压作用下，在不改变溶液化学形态的情况下，使溶剂和溶质分离或浓缩。膜分离法有反渗透、电渗析、扩散渗透、液膜和超滤等。

8.吸附法。该方法利用吸附剂去除废水中的重金属离子。吸附法占地面积小、工艺简单、操作方便、不产生二次污染，特别适合处理含低浓度金属离子的废水。

结论

重金属污染已成为世界各国共同关注的问题，国内外对重金属治理的研究正在如火如荼地进行着，我国在这方面也取得了令人瞩目的成就。

参考：

[1]任高平.铜酸洗废水的化学处理及电解回收铜[J].工业水处理，1986，(06).

宋士林, 赵玉娥. 含铬废水化学处理试验[J]. 电镀与环保, 1984, (02).

顾学勤, 曹国良. 槽边循环电解法从酸性镀铜废水中回收铜[J]. 电镀与环保, 1984, (02).

蒋玉兰. 含铜、锌重金属废水的处理[J]. 工业水处理，1987,(01).