第7期
马前等:国内外重金属废水处理新技术的研究进展
剂种类很多,常用的有活性炭,活性炭可以同时吸附
多种重金属离子,吸附容量大。但活性炭价格贵,使
用寿命短,需再生,操作费用高。因此,近年来,国内
外许多学者把注意力转向寻找可替代的吸附材料,
一类是玉米棒子芯、白杨木材锯屑等自然资源作为
天然吸附材料¨J,如白杨木材锯屑或橄榄叶研磨渣
可以吸附电镀废水中的汞、铅铜、锌和镉p’41;麦麸
对重金属离子有优良的吸附性能,在约10 min内达
到吸附平衡,吸附容量分别为:H92+70
mg/g、Pb2+
63
mg/g、C∥+21 mg/g、Cu“15 mg/g、Ni“13 mg/g
及Cr3+9.3 mg/g,不仅速率快,并且还具有良好的
选择性"o。Parsons等旧’研究了啤酒花对含铜、锌和
氰化物废水的吸附作用和螯合作用,取得很好的结
果。Pino等¨1则用椰壳粉吸附镉,研究了金属离子
浓度和pH的影响以及镉的吸附动力学,表明其对
镉处理具有很强的能力;另一类是利用微生物作为
生物吸附材料。生物吸附剂是一种特殊的离子交换
剂,与常规离子交换剂不同,起作用的是生物细胞,
主要有菌体、藻类和细胞提取物等。对不同的重金
属离子表现出不同的吸附能力,造成吸附能力大小
的主要原因在于微生物细胞表面的结构,并且受pH
值和温度等环境因素的影响。叶锦韶等¨1利用复
合生物吸附剂FY01与活性污泥作为吸附材料,建
立了柱式生物曝气法,串联处理Cr、Cu和COD浓度
分别为60.4、4.51和48.2 mg/L的电镀废水2
h
后,去除率分别高达92.1%、99.2%和71.4%。
Breuer等一1利用泥炭藓去除水中的Fe、Al、Pb、Cu、
Cd和zn等金属离子,均取得较令人满意的效果,生
物吸附剂具有其他吸附剂所不具有的的优点,例如:
原料的来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收
重金属等特点,因此在国外已经被较为广泛应用。
但此法也存在一些问题:吸附容量较易受环境因素
影响,另外,生物吸附材料对重金属的吸附具有选择
性,而重金属废水中往往含有多种重金属,应用上受
到一定限制等。
1.2新型金属捕集剂
重金属捕集剂可采用二烃基二硫代磷酸的铵
盐、钾盐或钠盐,活性基团(给电子基团)为二硫代
磷酸。因活性基团中的硫原子电负性小、半径较大、
易失去电子并易极化变形产生负电场,故能捕捉阳
离子并趋向成键,生成难溶于水的二烃基二硫代磷
酸盐。当捕集剂与某一金属离子结合时,均通过其
结构中的2个硫与烃基及磷酸根和金属离子形成多
个环,故形成的化合物为螯合物,并具有高稳定性。
Navarro等¨则通过聚阳离子一聚阴离子合成物的
PEI沉淀重金属,结合其甲基化二氧磷基丙酮衍生
物对水溶液进行沉淀作用,即使在有高浓度的非过
渡金属离子的情况下仍可以除去废水中cu“、
C02+、zn2+、Ni2+和Pb2+等重金属离子。徐颖等‘¨]
也用PEI处理含多种重金属的废水,讨论了各个因
素对重金属废水处理效果的影响,并就捕集产物的
稳定性与传统中和沉淀法进行了比较。试验结果表
明,重金属捕集剂对Pb2+、cd2+、cu2+和H92+的去
除率均可达99%以上,且处理效果不受pH值、共存
金属离子的影响。捕集剂与这些金属离子生成的螯
合物稳定性高于中和沉淀法所得产物的稳定性,因
而减少了捕集产物再次污染环境的风险。相波
等¨2 3以玉米淀粉为原料,合成了交联氨基淀粉
(CAS)和DTC改性淀粉(DTCS),两者在298
K时
的吸附速率常数分别为1.758
h。和10.32
h~。他
们还对壳聚糖(CTs)进行化学改性,合成了一种重
金属捕集剂一二硫代氨基甲酸改性壳聚糖(DTC—
CTS),实验表明,与未改性的CTS相比,DTC—cTs捕
集重金属的性能更好,可以在更宽的pH范围内使
用,捕集重金属的数量更大。
于明泉等¨刘研制了新型金属捕集剂PEI,以含
Ni2+废水作为处理对象,在研究了影响去除效果的
因素基础上,更深入考察高分子重金属絮凝剂的结
构和性能的关系。发现水中某些二价阳离子的存在
不仅不会消耗高分子重金属絮凝剂的用量,相反会
促进Ni2+的絮凝沉淀,而Fe3+会与Ni2+竞争高分子
重金属絮凝剂分子中二硫代羧基上的配位基,Ni2+
和致浊物质能互相促进彼此的去除率。
重金属捕集剂能够结合重金属离子,生成稳定
且难溶于水的金属螯合物。反应的效率较高,处理
重金属废水时污泥沉淀快,含水率低,并具有良好的
选择性,可将部分重金属离子与其他离子分离、回收
再利用,从而克服了传统化学处理法的不足,为后
续的处理提供了方便,特别对废水中重金属含量
低的废水,处理费用相对较低,相信有很好的应用
前景。
1.3微生物处理技术
生物处理技术是借助微生物或植物的絮凝、吸
收、积累和富集等作用去除废水中重金属的方法。
1.3.1生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢
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