1.前言 鋅是一種在地球上儲(chǔ)量較為豐富的重金屬資源。我國(guó)鋅礦資源儲(chǔ)量居世界第二位[1] ,鋅資源并廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)如冶煉、制藥及食品行業(yè)之中。鋅是人體健康不可缺少的元素,它廣泛存在于人體肌肉及骨骼中[2] ,但是含量甚微,如果超量就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重后果。含鋅廢水的排放對(duì)人體健康和工農(nóng)業(yè)活動(dòng)具有嚴(yán)重危害,具有持久性、毒性大、污染嚴(yán)重等危害,一旦進(jìn)入環(huán)境后不能被生物降解,大多數(shù)參與食物鏈循環(huán),并最終在生物體內(nèi)積累,破壞生物體正常生理代謝活動(dòng),危害人體健康。隨著人類(lèi)對(duì)重金屬的開(kāi)采、冶煉、加工等生產(chǎn)活動(dòng)的日益增加,產(chǎn)生的......
但反之,在鋅酸鹽溶液中,加適量酸也可析出Zn(0H)2 白色沉淀,再加過(guò)量的酸、沉淀又復(fù)溶解。鋅的氫氧化合物為兩性化合物,pH 值過(guò)高或過(guò)低,均能使沉淀返溶而使出水超標(biāo)。所以在用化學(xué)沉淀法處理含鋅廢水的過(guò)程中,要注意pH 值的控制。
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2.1.1 混凝沉淀法
混凝沉淀法其原理是在含鋅廢水中加入混凝劑(石灰、鐵鹽、鋁鹽),在pH=8~10 的
弱堿性條件下,形成氫氧化物絮凝體,對(duì)鋅離子有絮凝作用,而共沉淀析出。尹庚明[4] 等采用混凝沉淀法對(duì)江門(mén)粉末冶金廠錳鋅鐵氧體生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理,處理規(guī)模為30-80m3/d。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和工廠實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明,本法土建及設(shè)備投資少,工藝簡(jiǎn)便,運(yùn)行費(fèi)用低,處理效果好。懸浮物去除率可達(dá)99.9%,濁度去除率可達(dá)99%,懸浮物由200-350mg/L 降為
0.002-0.005mg/L ,濁度由600-1200 度降為6-8 度,出水水質(zhì)達(dá)到GB8978-1996 中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。且出水和廢水中的金屬氧化物均可回收利用。
2.1.2 硫化沉淀法
硫化沉淀法利用弱堿性條件下Na2S、MgS 中的S2+與重金屬離子之間有較強(qiáng)的親和力,生成溶度積極小的硫化物沉淀而從溶液中除去。硫加入量按理論計(jì)算過(guò)量50%~80%。過(guò)量太多不僅帶來(lái)硫的二次污染,而且過(guò)量的硫與某些重金屬離子會(huì)生成溶于水的絡(luò)合離子而降低處理效果,為避免這一現(xiàn)象可加入亞鐵鹽。
2.1.3 鐵氧體法
鐵氧體即為鐵離子與其它金屬離子組成的氧化物固溶體,該工藝最初由日本電氣公司(NEC)研制成功。根據(jù)形成鐵氧體形成的工藝條件,可分為氧化法和中和法,氧化法需要加熱和通氣氧化,要求添加新的設(shè)備,而中和法可以通過(guò)適當(dāng)控制加入廢水中亞鐵離子和鐵離子的濃度等條件形成鐵氧體,可以不必增加設(shè)備,投資費(fèi)用較低。在形成鐵氧體的過(guò)程中,鋅離子通過(guò)包裹、夾帶作用,填充在鐵氧體的晶格中,并緊密結(jié)合,形成穩(wěn)定的固溶物。湯兵[5] 等人研究了鐵氧體法處理含鋅、鎳混合廢水的工藝條件。在pH=8.0-10.0, 2=Fe2+:M2+=8(M2+以廢水中總離子含量計(jì)),外加磁場(chǎng)強(qiáng)度為200T 的條件下,鋅、鎳離子能夠同時(shí)去除,其去除率可達(dá)99%以上,沉渣沉降時(shí)間可縮短為10min。
2.1.4 電解法
電解法是利用金屬的電化學(xué)性質(zhì),在直流電作用的下,鋅(II)的化合物在陽(yáng)極離解成金屬離子,在陰極還原成金屬,而除去廢水中的廢水中的鋅離子。該方法是處理含有高濃度含鋅廢水的一種有效方法,處理效率高并便于回收利用。但這種方法缺點(diǎn)是水中的鋅離子濃度不能降得很低。所以,電解法不適用于處理含較低濃度的含鋅廢水,并且此種方法電耗大,投資成本高。
2.1.5 離子交換法
與沉淀法和電解法相比,離子交換法在從溶液中去除低濃度的含鋅廢水方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。離子交換法在離子交換器中進(jìn)行,此方法借助離子交換劑來(lái)完成。在交換其中按要求裝有不同類(lèi)型的交換劑(離子交換樹(shù)脂),含鋅廢水通過(guò)交換劑時(shí),交換機(jī)上的離子同水中的鋅離子進(jìn)行交換,達(dá)到去除水中鋅離子的目的。這個(gè)過(guò)程是可逆的,離子交換樹(shù)脂可以再生,一般用在二級(jí)處理。陳文森等人[6]利用靜態(tài)吸附方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,酸的存在對(duì)樹(shù)脂吸附Zn2+影響很大,酸度越大吸附量越小,鹽的存在在一定范圍內(nèi)有利于Zn2+的吸附,但超過(guò)一定濃度則不利于Zn2+的吸附。
不溶性淀粉黃原酸醋,是一種優(yōu)良的重金屬離子脫除劑,受到各國(guó)廣泛的重視。張淑媛等人[7]探討了用不溶性淀粉黃原酸醋脫除廢水中鋅離子的方法和最佳條件,脫除效果和影響因素,該法脫除率高,經(jīng)一次處理脫除率大于98%,鋅離子殘余濃度小于0.2mg/L。反應(yīng)迅速,適應(yīng)范圍廣。殘?jiān)€(wěn)定,無(wú)二次污染。
脫除鋅離子反應(yīng)示意式:
但該法受廢水中雜質(zhì)的影響以及交換劑品種、產(chǎn)量和成本的限制。
2.1.6 吸附法
吸附法是應(yīng)用多孔吸附材料吸附處理含鋅廢水的一種方法,傳統(tǒng)吸附劑是活性炭及磺化煤等,近年來(lái)人們逐漸開(kāi)發(fā)出具有吸附能力的吸附材料,這些吸附材料包括陶粒、硅藻土、浮石、泥煤等及其各種該性材料,目前,有些已經(jīng)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中去。王士龍等人
[8]對(duì)陶粒處理含鋅廢水進(jìn)行了試驗(yàn)研究,探討了陶粒用量、廢水酸度、接觸時(shí)間、溫度等因素對(duì)除鋅效果的影響。結(jié)果表明:在廢水pH4-10 、Zn2+濃度為0 mg/L-200 mg/L 范圍內(nèi),按鋅與陶粒質(zhì)量1:80 的比例投加陶粒處理含鋅廢水,鋅的去除率達(dá)99%以上,處理后的含鋅廢水達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。