螯合沉淀法处理含重金属离子污水

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螯合沉淀法处理含重金属离子污水

      目前，治理含重金属离子废水的方法繁多，有用石灰或碱的化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、超滤、电化学处理以及蒸发回收等，这些方法各有利弊和局限性，出于经济上原因，我国目前多采用的是化学沉淀法，但这一方法存在以下问题。
   (1)不同的重金属离子生成氢氧化物沉淀时的最佳PH值是不同的。金属离子，特别是重金属和高价重金属离子，很容易在水中生成各种氢氧化物，其中包括氢氧化物沉淀物，也包括各种羟基络合物，显然，它们的生成条件和存在状态与溶液Ph值有直接关系。但是，不能认为金属氢氧化物总是随着Ph值的升高而降低其溶解度，或者总是保持固定的溶解度，产生这种现象的原因在于：许多金属氢氧化物不但可以是络合阳离子，而且可以是络合阴离子例如锌的络合离子有ZnOH+，也有Zn(OH)3-，Zn(OH)2-。这些络合离子的产生都使金属氢氧化物的溶解度增大。随着溶液PH值的升高，络合阳离子的作用逐渐下降，而络合阴离子的作用逐渐上升。因而在某PH值区段会出现最低溶解度，PH值再升高时因络合阴离子的增多而使溶解度上升。这类氢氧化物称为两性物质，许多金属离子如Zn2+，Ca2-,Cu2+,A13+等都可明显地生成两性氢氧化物。因此，对于由多种重金属离子组成的废水，为使某种金属离子生成氢氧化物沉淀而提高Ph时，其它共存重金属离子在该条件下又可能被溶解。例如：需要除去水溶液中的Cd2+,通常是将溶液的PH值提高到11以上时，Cd2+便会形成Cd(OH)：而沉淀，但此时废水中共存的其它重金属离子Cr3+，Zn2+，A13+等在该条件下又可能溶于废水中。
(2)重金属离子可能与溶液中的其它离子形成络合物，从而增加了它在水中的溶解度。例如，需要除去水溶液中的Cu2+，通常是将溶液的pH值提高到9以上时，Cu2+便会形成Cu(OH)：而沉淀。但此时水中若含有NH，时，Cu2+将会与NH，相互作用而形成络合离子[Cu(NH3)4)2+，因此，Cu2+将不能被完全沉淀。
4 z( G4 P5 n5 B* E; [    (3)在大碱性介质中生成的氢氧化物沉淀，其中有小部分微细颗粒的氢氧化物，在排放中能随着Ph值的降低将重新溶解于水中，从而使重金属离子含量超过环保标准。
7 E, V3 k  e0 m; L) v$ w/ Z    因此，对于由多种金属离子组成的废水，化学沉淀法处理效果不好，处理后的出水达不到国家排放标准。尤其是对电镀，电子行业排出的有络合剂(如EDTA，NH，，柠檬酸等)存在的金属离子废水，效果就更差。为此，研究和开发高效重金属离子脱除剂，寻求更经济的处理法，受到普遍的重视，我们经过几年的攻关，开发出以《高分子重金属离子捕集沉淀剂》为核心技术的系列处理药剂DTCR，并形成年产三千吨的生产能力，为含重金属离子废水处理提供三种全新的处理方法——螯合沉淀法。
& ~; `8 }+ i. o# ?6 Z/ Z 一、螯合沉淀法的机理
  H4 ^. y5 j5 g! z( t7 h+ \! M' Y* g    螯合沉淀法是利用DTCR能在常温—F与废水中Hg+2、Cd+2、Cu+2、pb+2、Mn+2、Ni+2、Zn+2、Cr+3等各种重金属离子迅速反应，生成不溶于水的螫合盐，再加入少量有机或(和)无机絮凝剂下，形成絮状沉淀，从而达到的捕集去除重金属的目的，DTCR是一种长链的高分子，含有大量的极性基—N-C-S．该极性基中的硫离子原子半径较大、带负电，易于极化变形，产生负，电场，捕捉阳离子，同时趋向成键，生成难溶的氨基二硫代甲酸盐汀DC盐)而析出。
, D1 X2 _: v9 d0 P/ D- m/ L. ^- g    这样生成的难溶TDC盐，有的是离子键或强极性键，如TDC-Ag，大多数是配价键，如TDC-Cu、TDC-Zn、TDC-Fe．……。关于上述配价键的结构：
, ^- u, F5 `9 y8 W! G. Z4 h   二价铜为dsp2杂化，平面四方形结构
( r/ L) L0 Y# H# x6 s   二价锌为Sp3杂化，属四面体构型
  K/ M, W; m- Y   三价铁为d2sp3杂化，属正八面体(考虑阴离子的拥挤，它会以拉长的正八面体结构存在)
   同一金属离子螯合的配价基极可能来自不同的DTCR分子，这样生成的TDC盐的分子会是高交联的，立体结构的，原DTCR的分子量为10—15万，而生成的难溶螯合盐的分子可达到数百万，甚至上千万，故此种金属盐一旦在水中生成，受重力作用，便有好的絮凝沉析效果。
二、螯合沉淀法的特点和应用范围
4 t# K( z1 _& h; O, V, B: ^9 z    1、处理方法简单
# e$ g. \! v( P+ x7 N. u    只要添加药剂即可除去重金属，处理非常简单，
) c$ X2 [! \3 Q" ]/ f& N    2、去除重金属效果好
    且不增加设备费用。
    DTCR与重金属离子强力螯合，形成絮凝，达到去除各种重金属的非凡效果。
    A．废水的重金属离子浓度，不论是高，还是低，DTCR均能发挥作用。
    B．多种重金属离子存时DTCR能同时去除。
$ i2 ]% O  P, b/ C6 q    C．对重金属离子以络合盐形式(EDTA、柠檬酸等)存在情况，也能发挥好的去除效果。
    D．胶质重金属也能去除。
    E．不受共存盐类的影响。
    3、絮凝效果佳
& `, W; f# r0 @6 q" ?8 Q! d5 _1 q* g    因为DTCR是高分子制品，所以能生成良好的絮凝，以致沉降快速。
: W  |# J0 f5 b& T    4、污泥量少，脱水容易
  z" u1 a+ Z" a5 P    传统的化学沉淀法和低分子捕集沉淀剂处理时，大量使用助沉剂，致使污泥量增多不易脱水，甚至粘在滤布或滤带上，造成流道堵塞，脱水困难，而DTCR无此现象。
  5、pH适用范围宽
    DTCR能ph值为3—11范围内有效。
! m7 ]8 t) S! c4 ~- i8 |    可用于以下行业的废水处理：电镀工业、电子工业、石化工业、金属加工工业、垃圾焚烧处理．
电厂烟道气洗涤等等。
三、结论
. I* k, M8 |. }2 Z9 d( C3 V    1、螯合沉淀法不仅为重金属废水化学处理提供一种全新方法，而且为废水处理的沉淀理论开辟出了一新的研究领域，即螯合沉淀研究方面，以便开发出更多的螯合沉淀处理废水的新方法。
    2、我国的电子、电镀、石化等许多企业由于企业投资主体的多元化，企业投资者利益的驱动，再加上企业现有废水处理技术老化、设备陈旧，所以要达标排放需要进一步加大投入，在我国目前的经济情况下困难太大，致使不少企业情愿受罚也不愿治理达标。螯合沉淀法为这些企业提供了一种经济高效重金属废水处理方法，使其在不用增力口太多的投入，即可达标排放。
    3、电子，电镀，石化等行业是我国的主导产业，它们发展的好坏直接关系到我国经济基础的牢固与否，螯合沉淀法在这些行业中的推广，会使许多企业获得较好的经济效益，形成良性循环，促进企业改革和改造，为国际标准化组织(1SO)研究制订的环境管理系列标准——IS014000在我国全面实施做出贡献。