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        重金屬廢水處理技術研究進展(二)

        2022-07-25  來自: 環保水圈 瀏覽次數:72

        2、物理化學法

        處理重金屬廢水的物理化學法主要包括離子交換法、吸附法、膜分離技術和溶劑萃取法等。其中離子交換法和膜分離技術適用于含較低濃度重金屬離子污水的處理。


        重金屬廢水


        1)離子交換法

        離子交換法利用離子交換劑與污水中的重金屬離子發生反應,去除廢水中的重金屬。離子交換劑有離子交換樹脂、沸石和膨潤土等。該技術具有處理污水量大,出水水質良好,可回收重金屬資源等優點。適宜于含較低濃度重金屬離子污水的處理。天津經濟技術開發區電鍍廢水處理廠運用離子交換車載移動處理裝置對廠區點狀分布污染源進行源頭現場處置,輔以必要的后續集中處置,從而對開發區重金屬廢水進行合理的控制。該技術也存在反應周期較長,處理成本較高等缺點。

        2)吸附法

        常見的吸附法包括無機材料吸附、樹脂吸附、生物吸附。常用的無機吸附材料為活性炭?;钚蕴勘砻婀倌軋F可與重金屬離子發生生質子交換、離子交換、絡合反應、氧化還原反應以及粒子之間的靜電作用等,將重金屬離子從廢水中分離。近年來無機吸附材料發展較快,先后出現了活性炭纖維、沸石等衍生物等。無機材料吸附法的重金屬去除效率高,但重金屬廢水處理產生的廢渣量大,對其進行二次處理,成本高且容易出現二次污染。

        樹脂吸附基于樹脂中含有各種活性基團(根據活性基團種類的不同,分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂),比較典型的有羥基、羧基、氨基等,能夠與廢水中重金屬離子發生螯合反應,生成穩定且不溶于水的金屬螯合物,去除廢水中的重金屬離子。該法能夠分離、純化、回收重金屬。生物吸附材料將生物質加工成的生物吸附劑。目前生物吸附劑包括細菌、藻類、酵母、霉菌等在內的生物體及其衍生物。該技術具有以下幾個特點

        一是生物吸附劑可以降解,一般不會發生二次污染;二是來源廣泛,容易獲取并且價格便宜;三是生物吸附劑容易解析,能夠有效地回收重金屬。在實際的污染治理過程中,pH值、溫度以及其他離子的影響較敏感,制約其應用。該技術在低濃度重金屬廢水方面取已得了較好的效果,需繼續深入研究,擴大其應用范圍。


        重金屬廢水


        3)膜分離技術

        膜分離技術主要包括電滲析、隔膜電解和反滲透。作為20世紀末發展起來的高新技術之一,由于其具有能耗低、分離過程中物質不發生相變、分離效果好、操作簡便、無化學副作用、無二次污染、分離產物易于回收等優點,成為回收廢水中重金屬離子的一種很有前途的方法。自1954年制膜公司WillPsCorp成立至今,膜技術已由微濾(MF)、超濾UF)發展為納濾(NF)、反滲透技術(RO)等,這些膜技術皆可對廢水中重金屬離子進行有效分離。該技術的難點主要表現在膜的制備、穩定性和清洗等,處理成本較高也影響其推廣。

        在水資源日益緊張的今天,以廢水回用和物質回收為目的的膜分離技術作為一種新型水處理技術通過進一步的完善,將得到更加廣泛的應用。

        4)溶劑萃取法

        溶劑萃取法是利用重金屬離子在有機相和水中溶解度的差異,重金屬濃縮于有機相,從而分離重金屬離子的方法。常用的萃取劑有磷酸三丁酯、三辛基氧化膦、三辛胺、伯胺、油酸和亞油酸等。該方法的優點是設備簡單,操作方便,萃取劑中重金屬含量高,有利于進一步回收利用。但缺點是萃取劑價格昂貴,處理不當會產生二次污染。

        3、電化學處理技術

        電化學水處理技術主要包括直接電解、間接電解和電絮凝。其中,直接電解是指污染物直接被氧化或還原而從廢水中取出;間接電解,利用電化學產生的氧化還原物質作為反應劑,使污染物轉化成毒性更小的物質;電解絮凝是指在直流電的作用下被溶蝕,產生陽離子,再經水解、聚合等一些列過程,生成絡合物或(和)氫氧化物沉淀,使廢水中的待處置的物質凝聚沉淀而分離。隨著工藝研究的不斷深入和完善,新型電化學技術比較成功地實現了廢水中重金屬的處理和回收,并降低了廢水處理成本。隨著新型材料的開發聯用,電化學技術在重金屬廢水處理中將有較好的應用前景。

        4、生物化學法

        生物化學法借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除污水中重金屬的生物技術,具有原材料來源豐富、處理效果好、成本低廉等很多優點,而備受親睞。生物化學法包括生物絮凝法、生物吸附法和植物修復法。生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物,進行絮凝沉淀的一種除污方法。生物吸附是對于經過一系列生物化學作用使重金屬離子被微生物細胞吸附的概括理解,這些作用包括絡合、鰲合、離子交換、吸附等。植物對重金屬的吸收富集機理,主要為兩個方面:一是利用植物發達的根系對重金屬廢水的吸收作用,達到對重金屬的富集和積累。二是利用微生物和重金屬的親和作用,把重金屬轉化為較低毒性的產物。通過收獲或移去已積累和富集了重金屬的植物的枝條,降低土壤或水體中的重金屬濃度,達到治理污染、修復環境的目的。

        5、重金屬廢水處理新技術

        1)光催化技術

        光催化法是指利用光催化劑表面的光生電子或空穴等活性物種,與污水中重金屬離子發生氧化還原反應,從而實現重金屬廢水處理的技術。以二氧化鈦(TiO2)為例,近年來,利用半導體TiO2光催化法去除或回收廢水中的重金屬離子的研究取得了良好效果,尤其對CrS+的研究。該技術作為新興的節能現代污水處理技術具備很多優良特性。通過對納米TiO2和其它半導體光催化劑的改性、固定化、制備方法研究的不斷深入和完善,光催化技術有可能廣泛應用于工業廢水處理領域。

        2)新型介孔材料

        根據理論和應用化學聯合會(IUPAC)定義,介孔材料指孔徑介于250nm的多孔材料。該材料具有長程結構有序、孔徑分布窄、比表面大、孔隙率高且水熱穩定性好等優點。通過進一步深入研究和開發,介孔材料在重金屬廢水的處理中可能投入實際應用。

        3)基因工程技術

        基因工程技術應用于重金屬廢水的治理指通過轉基因技術,將具有特殊功能的外源基因轉入載體微生物細胞中,外源基因包括植物基因使之表現出寄主沒有的優良治污性狀,從而實現對重金屬生物富集,凈化污水水質。實踐中以“重金屬+蛋白”、“重金屬+肽”以及特異性轉運系統等形式進行重金屬廢水處理,拓展生物技術在廢水處理領域應用范圍。生物富集存在飽和界點問題,影響該技術的應用。

        4)膠束強化超濾———電解法

        目前,將膜技術和電化學法這兩種技術結合處理重金屬廢水的方法備受關注。該工藝能夠實現污水的凈化處理與重金屬資源的有效回收共同進行。如:膠束強化超濾(MEUF)———電解法。其工作原理:當表面活性劑濃度超過其臨界膠束濃度時,大的兩性聚合物膠束形成,溶液經過超濾膜時,吸附有大部分金屬離子和有機溶質的膠束被截留,透過液可回用,含重金屬的濃縮液則進一步被電解,回收重金屬。以單皮層聚醚酰亞胺(PEI中空纖維超濾膜進行重金屬廢水處理試驗結果表明超濾膜對廢水中重金屬離的截留去除效果良好。

        MEUF在處理重金屬廢水中具有良好的應用潛力。

        四、重金屬污染防治的技術發展方向

        國內外不少成功的案例表明,重金屬污染治理與其回收利用相結合是重金屬污染防治的發展之路,也是技術開發與應用的方向。

        寧夏某錳業創新科技有限公司地處生態脆弱、黃河上游環境敏感地區,越發展越發現生態環境的制約瓶頸凸顯。隨著企業的不斷,其資源能源消耗高、污染物產生量大的問題日益突顯。

        該公司以變廢為寶,實現資源的綜合利用為原則,建設了廢水綜合治理系統(工藝流程見下圖)。該系統采用膜法新技術實現廢水深度處理,處理后的廢水循環利用。膜分離產生的濃水經多效蒸發濃縮回收產品。該系統成功地實現了同時達成重金屬污染治理與其回收利用的目標。


        重金屬廢水


        五、結語

        重金屬廢水污染的情況因重金屬種類不同而有類、性質、組成以及要求標準等選擇相應的合適處理方法。所差異,所采用的處理方法也不盡相同,根據其種物理、化學、生物、基因技術和MEUF等方法重金屬廢水的處理中都起到了顯著作用。只有因地制宜地選擇重金屬廢水的處理技術,才能取得良好的效果。重金屬廢水污染治理與重金屬的回收利用相結合是未來治理的發展之路,也是技術開發與應用的方向。

        關鍵詞: 重金屬廢水   技術研究   衡美   水處理  

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        本站關鍵字: 反滲透設備


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