去除廢水中重金屬離子的綜述

1、去除廢水中重金屬離子的綜述FenglianFua,QiWangb摘要：重金屬污染已成為今天最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一，因為它們對環(huán)境頑固不化和持久性的危害，所以重金屬污染受到特別關(guān)注。近年來，把重金屬從廢水中去除的方法已被廣泛研究。本文綜述了當(dāng)前已被應(yīng)用于治理重金屬廢水的方法，并對這些技術(shù)進(jìn)行了評估。這些技術(shù)包括：化學(xué)沉淀法、離子交換法、吸附法。1 .介紹重金屬元素的原子的重量在63.5和200.6之間，有一個特定的大于5.0的引力(SrivastavaandMajumder,2008)。隨著金屬電鍍設(shè)備、礦業(yè)、化肥工業(yè)、制革廠、電池、造紙行業(yè)和殺從劑等這些行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的重金屬污水直接或

2、間接的排入環(huán)境，特別是發(fā)展中國家。與有機(jī)污染物不同，重金屬是不能被生物降解的，它們很容易積聚在生物體內(nèi)，有很多重金屬我們都知道我有毒或致癌的。在工業(yè)廢水的處理中，特別被關(guān)注的有毒重金屬包括：鋅、銅、鍥、汞、鎘、鉛、銘。鋅是一種微量元素，對人體健康至關(guān)重要。它對活體組織的生理功能和調(diào)節(jié)許多生化工程具有重要的作用。然而，過多的鋅又會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題，如胃痙攣，皮膚過敏，嘔吐，惡心和貧血(Oyaroetal.,2007)。銅是生物新陳代謝不可或缺，但過度的攝入銅則會帶來極其嚴(yán)重的毒性問題，如，嘔吐、痙攣、抽搐、甚至死亡(Paulinoetal.,2006)。鍥超過其臨界水平除了會帶來腸胃不適，肺纖

3、維癥和皮膚皮炎(Borbaetal.,2006)還有可能會帶來嚴(yán)重的肺和腎臟問題。我們都知道鍥是人類致癌物。汞是一種神經(jīng)毒素，它會傷害到我們的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。高濃度的汞會造成肺和腎功能的損害，胸痛和呼吸困難(NamasivayamandKadirvelu,1999)。水銀中毒的典型例子是水俁灣事件。鎘已被美國環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)列為很可能是人類致癌物，隔使人類的健康收到嚴(yán)重的威脅。慢性接觸鎘會導(dǎo)致腎功能異常，高水平的接觸將會導(dǎo)致死亡。鉛可引起中央神經(jīng)系統(tǒng)的損害。鉛還可損害腎臟、肝臟和生殖系統(tǒng)，基本細(xì)胞流程和大腦功能。中毒的癥狀有，貧血、失眠、頭痛、頭暈、易怒、肌肉萎縮、幻覺和腎損傷(NaseemandT

4、ahir,2001)。銘在水中以兩種形式存在：銘(III)和銘(VI)。一般來說，銘(VI)毒性比銘(III)大，銘(VI)影響人體生理通過食物鏈的積累導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題，包括從簡單的皮膚發(fā)炎到肺癌(KhezamiandCapart,2005)。面對越來越嚴(yán)厲的法規(guī)，重金屬已被列為環(huán)境優(yōu)先污染物并成為其中最重要的環(huán)境問題。所以，為了保護(hù)人類和環(huán)境，這些有毒重金屬應(yīng)該從廢水中去除。許多方法用于消除重金屬離子包括化學(xué)沉淀法、離子交換法、吸附法、膜過濾法、電化學(xué)處理技術(shù)等。這篇文章講述了目前用于處理重金屬離子廢水的技術(shù)以及對它們在應(yīng)用程序上的優(yōu)點和局限的評論。2,重金屬廢水處理技術(shù)1.1 化學(xué)沉淀法

5、化學(xué)沉淀法是有效的，到目前為止在工業(yè)中使用最廣泛的方法(KuandJung,2001)。因為，它操作起來相對而言比較簡單和便宜。在沉淀反應(yīng)過程中，化學(xué)物質(zhì)與重金屬離子形成不溶性顆粒。形成的沉淀物可以通過沉淀或過濾而從水中分離。然后，處理過的水可以適當(dāng)?shù)呐欧藕椭赜?。傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法包括氫氧化物沉淀和硫化沉淀。1.1.1. 氫氧化物沉淀氫氧化物沉淀由于其相對簡單，成本低和易于pH值控制而成為最廣泛使用的化學(xué)沉淀技術(shù)(Huismanetal.,2006)。各種金屬氫氧化物的溶解度最小化的pH范圍在8.0-11.0之間。金屬氫氧化物沉淀可以通過凝聚和沉淀去除。各種各樣的氫氧化物一直被用來處理分水中的金

6、屬，基于其成本低和易于處理。在工業(yè)環(huán)境中石灰是首先的基本物質(zhì)用于氫氧化物沉淀。氫氧化物沉淀法使用Ca(OH)2和NaOH去除廢水中的Cu(II)和Cr(VI)離子已被MirbagheriandHosseini(2005)核實。用硫酸亞鐵將Cr(VI)轉(zhuǎn)化成Cr(III),Cr(III)的最大沉淀值在pH為8.7與Ca(OH)2反應(yīng)，銘酸鹽的濃度從30mg/L減少到0.01mg/L。銅錢的最佳去除量是在曝氣的情況下，pH為12.0同時加入Ca(OH)2和NaOH同離子的濃度可以從48.51mg/L降低到0.694mg/L。為了提高石灰沉淀法的效率，常用飛灰作為種子材料(Chenetal.,200

7、9b)。這種用飛灰、石灰碳化法增大了沉淀物的體積，明顯的提高了重金屬的去除率。一定濃度的銘、銅、鉛、鋅等物質(zhì)可以從初始濃度100.0mg/L分別降到0.08,0.14,0.03和0.45mg/L。在氫氧化物沉淀過程中，增加的混凝劑如明磯，鐵鹽和有機(jī)聚合物能增強(qiáng)廢水中重金屬的去除率。Charerntanyarak(1999)通過石灰采用化學(xué)混凝、沉淀法來處理廢水中的鋅、哥、鈕、鎂，其初始濃度分別為450、150、1085和3154mg/L。他發(fā)現(xiàn)最佳pH值超過9.5時處理后的廢水可以達(dá)到Wastewater教育部的標(biāo)準(zhǔn)。止匕外，如果添加了混凝劑，重金屬濃度會進(jìn)一步減少。盡管氫氧化物沉淀法被廣泛使

8、用，但也有一些限制。首先，氫氧化物沉淀生成體積大密度相對較低的油泥，會呈現(xiàn)脫水和處理問題(KongsricharoernandPolprasert,1995)。其次，一些金屬氫氧化物是兩性物質(zhì)，對于混合金屬就會出現(xiàn)另一個問題，用氫氧化物沉淀法，可能一種金屬的理想pH值會讓另一種金屬又回到離子的狀態(tài)。第三，當(dāng)污水中混有絡(luò)合劑，它們可能會抑制金屬氫氧化物沉淀。1.1.2. 硫化物沉淀硫化沉淀也是一個有效的治理有毒重金屬的方法。其中使用硫化物的一個最主要的優(yōu)點是金屬硫化物沉淀的溶解度要大大的低于氫氧化物沉淀而且硫化物沉淀不是兩性物質(zhì)。因此，相對于氫氧化物沉淀，硫化沉淀可實現(xiàn)在較廣pH值范圍內(nèi)金屬污染

9、程度較大的情況。相對氫氧化物沉底，硫化沉淀物也表現(xiàn)出更好的增厚和脫水特性。？zverdiandErdem(2006)研究了黃鐵礦和合成硫化鐵去除Cu2+,Cd2拜口Pb2+。金屬去除反應(yīng)的機(jī)制被確定為化學(xué)沉淀在低pH值(<3),由于H2s一級反應(yīng)(Eqs.(1)and(2)，和在高pH下的吸附(intherangeof3e6)。FeS(s)+2H+(aq)-HS(g)+Fe2+(aq)(1)M+(aq)+H2s(g)-MS(s)+2l4(aq)(2)最近，新的硫化物去除方法在硫酸鹽還原菌(SRB)勺基礎(chǔ)上已開發(fā)出來。SBRM化簡單的有機(jī)化合物在厭氧條件下，SB啕酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化氫。3SO42-+2CHCH(OH)COOH3H2s+6HCO3(3)這里CHCH(OH)COOH表簡單的有機(jī)化合物。硫化氫與可溶性二價金屬發(fā)生反應(yīng)，形成不溶性金屬硫化物(Eq.(2)。一些有吸引力的發(fā)現(xiàn)被Kousi(2007)等報道，并開發(fā)了一個上流式固定床SBRfE監(jiān)測治理過的鋅軸承廢水。他們發(fā)現(xiàn)，這個反應(yīng)有相當(dāng)大的能力能完全去除初始濃度高達(dá)6000mg/L的硫酸鹽，完全去除初始濃度高達(dá)400mg/L的可溶性鋅，并完全消除初始濃度為1500mg/L的TOC使用SBR臺理一種酸性