四种重金属废水资源化处理技术

一、膜分离法

1.　液膜技术

液膜通常由有机溶剂，表面活性剂，流动载体和内部水相组成，并且是非常薄的液膜(厚度为1至10μm)。它结合了膜分离和萃取的双重优势，通过废水中重金属离子的简单扩散，选择性络合或螯合萃取反应，膜中的选择性渗透和反萃取，使废水可以净化并实现时间重金属离子富集在膜中，然后分解以回收重金属。液膜技术具有选择性高，传质速度快，反应温和的优点。特别适用于低浓度重金属废水的富集和回收。含有Cr3 +和Zn2 +的废水已在电镀厂中处理。根据配置和操作模式，液膜主要分为乳液液膜(ELM)和支撑液膜(SLM)。

2.电渗析技术

电渗析器由隔板、阴、阳离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成(结构如下图2所示)。处理重金属废水时，阳离子膜只允许阳离子通过，阴离子膜只允许阴离子通过。在电流的作用下，电镀废水被浓缩和脱盐。电镀废水中常含有Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr2+、等离子体金属离子和氰化物等有毒物质。电渗析-离子交换或电渗析-反渗透联合工艺不仅可以实现资源的回收利用，而且可以减少污染排放。其中，含镍废水处理技术最为成熟，已开发出一套完整的工业装置。电渗析法处理重金属废水具有工艺可靠、操作成本低、占地面积小、无废渣等优点。然而，电渗析需要足够的导电性来提供电流效率。例如，镀镍废水的处理要求镍盐浓度不低于1.5g/L。

3.微/超滤技术

微滤的过滤孔径为0.1～10μm，大部分为对称膜。最常见的是弯曲的孔型，结构与网状海绵相似，也有毛细血管型，也有不对称的膜。膜孔为截形锥。在过滤过程中，原料液体通过膜的小孔流动。渗透液进入人膜后会沿逐渐增大的膜孔流出。这种结构可以促进大规模迁移。防止膜孔堵塞。超滤膜的孔径为1nm至100nm，多为不对称膜。它由非常薄的表皮和厚厚的多孔海绵或手指状结构构成。前者有筛滤器，后者起辅助作用。微/超滤膜可根据材料分为有机和无机两类。前者的应用较多的是卷筒式和中空纤维式(见下图3)，而后者主要是管式和板框式(见下图4)。..由于孔径大，超/微膜无法直接过滤重金属离子。它常被用作去除颗粒或大分子如悬浮液和胶体的预处理。因此，为了通过微/超滤实现重金属离子的有效浓度，必须对重金属离子进行检测。一些预处理，即使它被转换成直径大于膜孔的离子或粒子。因此，重金属离子通过碱/硫化物沉淀、胶束增强和胶凝作用转化，重金属被拦截并与微观/超技术相结合浓缩，以净化废水。用电解或冶金方法回收精矿。

4.纳滤技术

纳滤膜作为一种新的分离技术，具有以下特点：一是分子量截止值为200~1000，介于反渗透膜和超滤膜之间;另一个是纳滤膜对二价和多价离子的高保留。集中精力，甚至分开。纳滤膜分离过程无化学反应，不加热，不发生相变，不破坏生物活性，因此在饮用水制备和废水处理中的应用越来越广泛。采用纳滤技术，不仅可以净化90%以上的废水，而且重金属离子含量可以同时浓缩10倍。浓缩重金属具有回收价值。对于含铀废水的纳滤膜处理，由于空间位阻和电效应，纳滤膜分别具有98%和95%的UO2(CO3)22-和UO2(CO3)34-拦截;在较高的pH值下，砷的去除率可达90%以上;纳滤膜从混合盐溶液中分离出二价铜离子，当Na +浓度低且存在离子H3O +时，铜离子几乎完全被捕获;当控制不同的条件时，可以实现重金属离子之间的分离。例如，当NaCl浓度为0.5 mol / L时，溶液中镉的主要形式为CdCl2，但镍不以复杂形式存在，而是具有Ni2 +电荷。在电学上，它可以通过使用带正电荷的纳滤膜分离以捕获Ni2 +并使Cd2 +自由通过。类似地，在硝酸体系中，也可以实现Cd 2+和Cu 2+的有效分离。

5.反渗透技术

反渗透膜的孔径小于200分子量。它能截留所有的分子和离子，只允许水分子通过。特别适用于稀溶液的浓缩。利用半透膜截留溶液中的溶质，在高于溶液渗透压的压力功率下，将溶剂通过半透膜渗透，达到分离目的。反渗透技术在电镀领域得到了很好的应用。工业实践证明，采用一级或二级反渗透工艺处理磷酸锌电镀废水、氰化铜电镀废水和含镍废水，可实现重金属离子高效截留99%以上，水回收率可达90%以上。

二、沉淀法

重金属废水的处理技术种类繁多，技术特点和应用范围各不相同，这是众所周知的。由于行业差异或同一行业不同工艺环节的差异，废水排放不完全相同。因此，根据水质的具体情况，我们熟悉不同处理技术的适用特点，并以合理的方式使用不同的技术方法或技术组合。这是非常重要的。

本节重点介绍沉淀法在重金属废水处理中的适用性，具体如下：

1)中和沉淀法

中和沉淀法是重金属废水最常用的处理方法之一。通过添加碱(如石灰乳、烧碱等)改变废水的pH值，使OH-与金属离子反应，形成溶解性小的重金属氢氧化物沉淀。根据不同重金属离子浓度的不同和相应氢氧化物的溶度积的不同，可以逐步进行沉淀。

在此方法中应注意以下几点：如果ph值在中和后较高，则ph值应由酸降低以满足发射要求;对于两性化合物如sn、pb、zn、al等，ph值必须严格控制以防止ph值再次溶解;对于可能与某些重金属形成复合物存在的卤素、腐殖质、氰基等阴离子，必须在中和前进行预处理;对于胶体微粒，如ni(oh)2，需要添加絮凝剂沉淀。

该方法操作简单，设备投资小，适用范围广。当将pH调节至约10时，可以除去大部分重金属离子以满足放电要求，但是Cd和金属样砷的去除通常难以满足要求。缺点也很明显。石灰乳法一步法含有大量污泥，重金属品位低，难以回收。作为固体危险废物，需要单独处理，成本高;并且苛性钠处理是昂贵的并且通常不采用。

2)硫化沉淀法

在该方法中，硫化物(Na2S、NaHS、H2S等)与重金属离子反应生成的金属硫化物的溶解度比氢氧化物小。最佳反应pH值在7-9之间。

与中和沉淀法相比，其优点更为明显。由于金属硫化物的溶解度较小，去除更为彻底，残余重金属离子较少，污泥量较少，生成的金属硫化物容易回收再利用。缺点是硫化物易形成胶体，颗粒细小，不易沉淀。建议添加絮凝剂;残余硫化物容易形成有毒气体硫化氢，在较高酸度条件下造成二次污染。建议同时完成空气净化设施，或者将溶解度大于要除去的重金属的金属硫化物换成传统的硫酸钠。硫化物，它可以有效避免硫化氢的生成和残余硫离子的生成。

3)还原—沉淀法

通过添加还原剂或电解方法，金属简单或低价金属离子取代重金属离子。例如，通过添加还原剂将电镀废水中Cr6 +的去除降低为低毒性Cr3 +，然后通过碱沉淀中和;如果除去铜和汞离子，则通过电解或还原使相应的元素沉淀。

常用的还原剂有NaHSO 3、SO2、FeSO4、元素铁等。

该方法操作简单，能承受大量水和高浓度重金属离子的冲击，效果明显。缺点是耗材消耗量大，加工成本高。

4)铁氧体沉淀法

该方法已在中国应用了几十年，并已应用于电镀行业。通过加入过量的亚铁盐，加入苛性钠调节pH至8-9以产生共沉淀，加热并加热至60-80℃以转化沉淀物，并进行固液分离，完成整个过程。该方法可用于含铬废水的处理，适用于各种重金属。

该方法投资小，操作简单，无二次污染。缺点是操作温度高，能耗高，处理后含盐量高，不能处理含汞和络合物的废水。

总之，各种沉积处理方法的特点不同，适用范围也不同。他们必须灵活掌握，才能发挥各自的优势。

三、离子交换法

重金属废水来自采矿和选矿，机械加工，钢铁和稀有重金属冶炼以及一些化工企业生产的废水。它具有不可降解性，如果污染物达不到标准，环境污染严重。

化学沉淀法广泛应用于各种重金属的处理。处理后的废水中大部分重金属离子均能达到工业排放标准。但是，如果采用一步沉淀法，会产生大量的污泥，很难作为危险废物处理。如果工业废水中含有0.1g/L的Cu2+、Cd2+或Hg2+，则可分别产生重金属盐含量为10、9和5倍的污泥;如果处理1kg的铬酸盐，则可产生6kg的污泥。

用碱法沉淀重金属离子时，不适合处理水量大、浓度低的重金属废水，离子交换树脂法正好可以弥补这一缺陷，即，不仅可以深层去除重金属，还可以选择性地回收各种重金属。这是我的荣幸。

离子交换法是这样一种方法，其中重金属离子与离​​子交换树脂进行离子交换以降低废水中重金属的浓度，从而净化废水。离子交换树脂是颗粒材料，其结构单元具有三部分组成，即，不溶性三维网络骨架，附着于骨架的官能团，以及由该官能团携带的带相反电荷的可交换离子。 。通常使用的离子交换树脂是阳离子交换树脂，阴离子交换树脂，螯合树脂和腐殖酸树脂。

阳离子交换树脂分为强酸离子交换树脂(R-SO3-)和弱酸离子交换树脂(R-COO-)。前者离解性强，能在强碱和强酸条件下交换所有金属离子;后者离子性弱，在低pH条件下难以离解和交换离子，只能在碱性、中性或弱酸溶液(如pH5-14)中起作用，在弱碱条件下只能交换Ca2+、Mg2+等阳离子。我，如钠离子，钾离子，在强碱中，+等不到交换。阳离子交换树脂适用于去除几乎所有重金属离子，如Cu2+、Pb2+、Zn2+。

阴离子交换树脂分为强碱性离子交换树脂(-nr3oh)和弱碱性离子交换树脂(-nh2-nhr,nr2)。类似地，前者高度解离，适合在强碱和强酸条件下形成离子交换，所有阴离子都可以交换;后者离子性较低，只能在中性或酸性条件下工作(如ph1～9)。阴离子交换树脂可用于吸附和交换金属配合物阴离子，如金属氰化物配合物阴离子、金属氯化物配合物阴离子、铬酸根等。..

螯合离子树脂方法不同于上述阴离子 - 阳离子交换树脂方法，并且离子交换效应是通过化学键力而不是范德华力静电吸附力。螯合离子交换树脂是能够通过具有螯合能力的基团的螯合作用选择性地吸附和离子交换特定离子的树脂。因此，它适用于处理含有大量杂质离子的复杂重金属废水，并可选择性地回收高附加值，高质量的贵金属离子。

四、电解法

电解结合了氧化还原化学、絮凝和吸附技术的优点。它不仅能去除典型的重金属离子，如Hg2+、Cu2+、Cr6+、Pb2+、Cd2+，还能去除其它阴离子污染物，如CN等。

电解去除重金属离子的基本原理是利用金属的电化学性质。在附加直流电的条件下，重金属离子(mn+)沉积在电解槽的阴极放电中，与相对高浓度的溶液分离。在阳极的废水排放中有较多的还原离子(如cl-)或阳极材料本身(如元素铁)，以达到去除废水中有害重金属的目的。同时，沉积在电解槽底部或沉积在阴极板上的重金属具有一定的回收价值。

当溶液中存在多个阳离子或阴离子时，阴极上的放电顺序为：Ag +> Hg2 +> Fe3 +> Cu2 +> Pb2 +> Sn2 +> Fe2 +> Zn2 +> H +> Al3 +> Mg2 +> Na +> Ca2 +> K +;由具有弱红色的材料(例如金或铂)制成的惰性阳极上的放电顺序为：S2-> I-> Br-> Cl-> OH->含氧酸酯> F-，以及铁，锌，当材料时具有强还原性如铜或银的用作活性阳极，它在其它金属或阴离子之前排出。

电解与化学沉淀、物理吸附等传统工艺相比，具有以下优点：

1)多种污染物可以同时处理。例如，氰化铜电镀废水经过电解处理，而阳极被氧化，cu 2+被还原并沉积在阴极上。

2)特别适用于电镀废水，如镀铬，钝化，酸洗，铬酸阳极氧化，镀铜等含铬和铜的重金属废水。鉴于电解和电镀工艺之间的相似性，电镀公司的工人精通操作。

3)几乎不消耗化学品，无二次污染，废液少。处理后的水很容易再利用。例如，酸性含铬废水和碱性含氰化物废水可以直接电解，而不需要添加酸或碱来调节酸碱环境。

4)尤其适用于高浓度重金属废水的处理。重金属回收率高，废水可排放达100%，无浓度溶液。

5)电解装置结构紧凑，占地面积小，节省投资，易于自动化。通过调节水箱电压和电流，可以适应水量和水质变化的影响。

但电解也有其缺点，即电耗大、阳极材料易溶、副反应多、电极易钝化;不适合处理低浓度重金属废水，不能将重金属浓度降低到很低，且电流效率低。很低。