鸡蛋壳处理酸性含铜废水：工艺简单，效果显著，符合排放标准

鸡蛋壳处理酸性含铜废水：工艺简单，效果显著，符合排放标准

摘要：在浸出实验室中利用蛋壳处理酸性含铜废水[ρ（Cu2+）为143.00 mg/L，pH为1.80～2.00]，研究不同煅烧温度、蛋壳投加量及粒径、搅拌转速对处理效果的影响。 去除率可达99.70%～99.94%，处理后的废水达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》规定的一级标准。因此，利用蛋壳处理酸性含铜废水工艺简单，操作方便，处理效果好，达到了“以废治废”的目的，具有一定的应用前景。

关键词：蛋壳；酸性含铜废水；去除率

矿山酸性含铜废水排入地下水后，会改变水体的pH值，破坏其天然的缓冲作用，消灭或抑制微生物的生长，妨碍水体的自净功能，造成水体发臭、变绿等，对人们的健康、生活和生产造成极大危害。水体中的铜元素不能被微生物分解，与人体内某些组织有很强的亲和力，结合后会抑制某些酶的活性，从而对人体产生毒性作用[1]。目前，酸性含铜废水常见的处理方法有中和沉淀法、氧化还原法、溶剂萃取法、离子交换法等[2]。其中，石灰中和沉淀法虽然工艺简单，运行成本低，但处理后的水质达不到排放标准。 此外，随着水体pH值和盐溶液溶解度的变化，含铜沉淀物的溶解度也发生变化，造成二次污染[3]。

我国是世界上养禽数量最多的国家之一，其年禽蛋产量占世界年禽蛋产量的43%，每年产生蛋壳400多万吨。这些蛋壳如果丢弃，不仅会污染环境，而且会造成资源浪费[4]。因此，蛋壳资源化利用的研究与开发具有重要的理论和现实意义。利用蛋壳处理酸性含金属废水，不仅保护了环境，而且达到了“以废治废”的目的。胡巧凯等[5-7]分别利用蛋壳-粉煤灰处理酸性含铅废水、酸性含氟废水和酸性含镉废水，取得了良好的效果。目前尚未见利用蛋壳处理酸性含铜废水的报道。蛋壳的主要成分是碳酸钙，质量分数在95%以上。 蛋壳在高温下煅烧生成氧化钙，可以中和废水的酸性，将铜转化为氢氧化铜沉淀去除；而且蛋壳具有多孔结构，对铜也有一定的吸附作用，因此作者对此进行了研究。

1. 材料、仪器和方法

1.1 材料

1）废水。某浸出实验室的铜浸出废水主要由Fe3+、S、Si4+、Cu2+组成，其中ρ（Cu2+）为143.00mg/L，远远超过GB 8978-1996《废水综合排放标准》中规定废水pH值ρ（Cu2+）为1.80~2.00。

2）蛋壳。将蛋壳洗净后在100℃下烘干，研磨成细粉，过筛，放入可密封的袋子中备用。

1.2 仪器

电子天平；酸度计及TMF-2200马弗炉；JJ-4B六通电动搅拌器；202A-0电热恒温鼓风干燥箱；WFX-120原子吸收光谱仪。

1.3 方法

1）试验方法：取一定量鸡蛋壳放入250 mL烧杯中，加入100 mL含铜废水，搅拌后静置30 min，取上层清液，测定pH值和ρ（Cu2+）。

2)分析方法。溶液pH值的测定按GB 6920-1986《水质 pH值的测定 玻璃电极法》进行。溶液中ρ(Cu2+)的测定按GB 7475-1987《水质 铜、铅、锌、镉的测定 原子吸收分光光度法》进行。所用盐酸(配制成215g/L)、硝酸(配制成230g/L)和硫酸铜均为高纯度。

3)评价方法。按GB 8978-1996 ρ(Cu2+)

2.结果与讨论

2.1蛋壳煅烧温度对废水处理效果的影响

试验采用3.0 g鸡蛋壳，在100、200、300、400和500 ℃下煅烧2 h，初始粒径为0.25 mm，结果如图1所示。

如图1所示，蛋壳对酸性含铜废水有很好的处理效果，且煅烧后对酸性含铜废水的处理效果更佳。未煅烧蛋壳（100℃烘干）对铜的去除率为92%；随着煅烧温度的升高，处理后的废水pH值和铜的去除率也随之升高。当煅烧温度为400℃时，废水pH值由1.82升高到7.34，铜的去除率达99.93%，处理后的废水达到GB 8978-1996规定的一级标准；煅烧温度超过400℃后，废水pH值的中和能力和铜的去除率开始下降，因此可以确定400℃为最佳煅烧温度。

2.2蛋壳投加量对废水处理效果的影响

称取1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0g经400 ℃煅烧后的粒径为0.25 mm的蛋壳进行测试，结果如图2所示。

从图2中可以看出，当蛋壳投加量小于25g/L时，随着蛋壳投加量的增加，铜去除率和废水pH值都在上升，当蛋壳投加量为25g/L时，铜去除率达99.9%，pH为6.86。此后当增加蛋壳投加量时，虽然pH值继续上升，但铜去除率的增幅却很小。因此确定25g/L为最佳投加量。

2.3 蛋壳粒径对废水处理的影响

试验采用2.5g在400℃下煅烧的蛋壳，其粒径分别为0.1、0.25、0.5、1mm，结果如图3所示。

如图3所示，蛋壳粒径对废水处理效果影响较大，蛋壳粒径越粗，废水处理效果越差。粒径小于0.25mm的蛋壳对废水的处理效果较好，当蛋壳粒径为0.25mm时处理效果最佳，此时铜去除率达99.8%，pH值为6.69，处理后的废水达到GB 8978-1996规定的一级标准。因此确定0.25mm为最佳粒径。

2.4搅拌速度对废水处理效果的影响

取5份经400 ℃煅烧的蛋壳，粒径为0.25 mm，分别设定转速为120、150、180、240、300 r/min进行测试，结果如图4所示。

由图4可知，搅拌速度对废水处理效果有一定影响，在搅拌速度低于240 r/min时，随着搅拌速度的提高，废水处理效果提高，当达到240 r/min时，铜去除率为99.8%，废水pH值为6.7。此后，提高搅拌速度，虽然pH值继续上升，但铜去除率的提升幅度并不大。因此从节能的角度考虑，确定240 r/min为最佳搅拌速度。

3. 结论和建议

通过浸出实验室对铜浸出废水的实验研究，初步得出蛋壳对酸性含铜废水具有良好的处理效果。在煅烧温度400℃、蛋壳投加量25g/L、蛋壳粒径0.25mm、搅拌速度240r/min条件下，蛋壳能将酸性含铜废水的pH值由1.80~2.00提高到6.86~7.34，ρ(Cu2+)降低到0.09~0.43mg/L，铜去除率可达99.70%~99.93%，处理后的废水达到GB 8978-1996规定的一级标准，体现了“以废治废”的原则。本方法具有工艺简单、操作方便、处理效果好、运行成本低的特点。 因此在酸性矿山废水处理中具有广阔的应用前景。

实验废水主要取自铜矿浸出实验室，不能完全代表矿山酸性含铜废水的水质。实验条件的可行性有待进一步验证，而除铜后的蛋壳残渣是否随生活垃圾一起送往城市生活垃圾填埋场还需要相关研究论证。因此建议今后针对真实矿山酸性含铜废水开展正交实验研究，进一步验证该方法的可行性，并研究除铜后蛋壳残渣的处置方法。

参考：

[1]徐新阳,尚阿加布(赞比亚).酸性含铜矿山废水处理研究[J].金属矿山,2006,365(11):76-78.

[2] 朱益民,陈昆,黄兴枢,等.矿山废水污染对居民疾病死亡谱及肾功能的影响[J].中国公共卫生,1999,15(4):314-315。

[3]饶军,张金瑞,徐辉.酸性矿山废水处理技术及其发展前景[J].矿业工程,2005(3):47-49.

[4] 宾冬梅, 马美虎, 易成. 蛋壳资源综合利用现状及对策[J]. 食品研究与开发, 2006, 27(8): 212-216.

[5] 胡巧凯, 吴杰, 安杰. 蛋壳-粉煤灰处理酸性含铅废水[J]. 工业水处理, 2006, 26(8): 29-32.

[6] 胡巧凯, 邓振利, 陈芳. 蛋壳-粉煤灰处理酸性含氟废水[J]. 粉煤灰综合利用, 2005(1):45-46.

[7]胡巧凯,吴洁,翟蓉.蛋壳-粉煤灰处理酸性含镉废水[J].粉煤灰综合利用,2006(6):41-42.来源:古藤水网作者:李晓燕