今天為大家介紹的是有色冶金酸性無機復(fù)合重金屬廢水處理
近年來，隨著金屬冶煉、化工生產(chǎn)等相關(guān)工業(yè)的飛速發(fā)展，含重金屬的生產(chǎn)廢水排放有呈不斷增加的趨勢，使水體重金屬污染在我國變得日益嚴重。由于重金屬離子在水生環(huán)境中的高溶解性、不可降解性和可富集性，使得它們一旦進入食物鏈后將會造成其在人體中的慢慢積累，進而引起人類嚴重的健康問題。因此，深度處理重金屬廢水，降低其排放含量或?qū)崿F(xiàn)其零排放勢在必行。
無機重金屬廢水的傳統(tǒng)處理方法有化學(xué)沉淀法、離子交換法、電化學(xué)方法等。一般而言，重金屬廢水經(jīng)傳統(tǒng)的化學(xué)法處理后，其中的重金屬離子含量仍很難達到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，且由于傳統(tǒng)的化學(xué)處理法通常需要在廢水中添加多種化學(xué)藥劑和堿金屬沉淀劑，結(jié)果使得廢水中含有大量的Na+、Ca2+、Cl-和SO42-等可溶性鹽類物質(zhì)無法去除，進而造成管路結(jié)垢、設(shè)備腐蝕和二次環(huán)境污染等問題。此外，傳統(tǒng)的化學(xué)處理法還存在高能耗、處理不完全、處理過程產(chǎn)生有毒的污泥和沉淀物等不良后果。因此，尋求一種清潔高效的重金屬廢水處理方法已成為相關(guān)領(lǐng)域工作者共同關(guān)注的問題。
膜分離作為一種高新技術(shù)，因其分離效率高、無相變、節(jié)能環(huán)保、設(shè)備簡單、操作方便等特點，在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域中已得到廣泛研究和探索，正被日益推廣應(yīng)用到工業(yè)廢水處理過程。膜分離技術(shù)在處理重金屬廢水時，不僅能使?jié)B透液(出水)達到相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)或再生回用，而且能回收其中的有價金屬資源。在銅、鋅、鉛等有色金屬的火法冶煉過程中，從閃速爐、轉(zhuǎn)爐排出的冶煉煙氣通常需要進行濕法凈化。而煙氣濕法凈化過程排出的廢水往往呈酸性且伴有多種堿金屬和重金屬離子。根據(jù)對部分有色冶金企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)查，這類廢水的pH約3.5，主要成分及其質(zhì)量濃度大致為Cu，≤30mg/L;Zn，≤50mg/L;Cr，≤25mg/L;Pb，≤20mg/L;Na，≤300mg/L。
本研究以實驗室模擬的酸性無機復(fù)合重金屬廢水為研究對象，利用反滲透膜分離技術(shù)，考察了操作壓力、濃淡比、重金屬離子種類及含量、廢水pH等工藝條件對這類廢水膜處理過程效果的影響規(guī)律。
實驗部分
試劑
氯化銅(CuCl·22H2O)，三氯化鉻(CrCl·36H2O)，氯化鋅(ZnCl2)，氯化鉛(PbCl2)，氯化(NaCl)，鹽酸(質(zhì)量分數(shù)36%～38%)，均為分析純。
實驗用水
實驗所用的重金屬廢水模擬配制。以質(zhì)量濃度500mg/L的NaCl溶液為基礎(chǔ)溶液，在酸性條件(用濃鹽酸調(diào)節(jié))下加入不同質(zhì)量濃度的金屬氯化物配制，實驗溶液pH均在3.5～4左右。
裝置與流程
實驗所用反滲透膜為杭州某公司生產(chǎn)的芳香族聚酰胺卷式膜。裝置參數(shù)如下：有效膜面積7.897m2，透水能力9.8m3/d，進水pH為3.0～10.0，操作壓力1.05MPa。原水槽中的模擬重金屬廢水經(jīng)高壓泵送入膜裝置，通過控制進、出膜的廢水流量來控制膜的操作壓力、濃縮液(濃水)與滲透液(淡水)的體積流量比(簡稱“濃淡比”r)。
分析方法與儀器
實驗主要監(jiān)測水質(zhì)指標(biāo)包括金屬離子含量、pH。其中金屬離子含量采用AA-6300C原子吸收分光光度計測定，pH采用PHS-3D型pH計測定。
膜性能指標(biāo)
廢水的反滲透膜處理性能以金屬離子表觀截留率R表示，并按下式進行計算：
R=(1-ρ1/ρ0)×100%。(1)
式中，ρ0和ρ1分別為原水、淡水金屬離子的質(zhì)量濃度。
在一定操作壓力、總進水流量下，膜對金屬離子截留效果隨著濃淡比的增大而明顯降低;從整體看，進水流量及濃淡比一定時，增大操作壓力，進水壓力對膜截留各重金屬離子的效果沒有顯著影響;由于實驗所用膜材質(zhì)的特性所決定，進水pH對膜截留效果影響顯著，pH越小，膜的截留效果越差;在膜的運行穩(wěn)定性方面，開機運行30min后膜的截留效果達到穩(wěn)定，持續(xù)運行5h，膜的截留效果沒有明顯變化。
按照金屬離子形成水合物的平衡觀點，反滲透對金屬離子的截留率不僅與所去除的金屬離子價態(tài)、離子半徑、水合半徑有關(guān)，還與離子在水中的表觀含量有關(guān)。膜對高價態(tài)金屬離子的截留率大于低價態(tài)的離子截留率;離子含量較低時，離子半徑是影響截留率的主要因素;離子含量較高時，離子水合半徑是影響截留率的主要因素;離子含量為中等時，離子半徑與離子水合半徑共同影響膜對離子的截留效果。采用反滲透膜法處理本實驗所模擬的火法冶金酸性無機復(fù)合重金屬廢水，當(dāng)廢水中Cu2+、Zn2+、Cr3+、Pb2+等重金屬離子在質(zhì)量濃度5～30mg/L時，膜對重金屬離子的處理效果(截留率)均在90%以上。即使廢水中4種金屬離子質(zhì)量濃度均高達30mg/L，經(jīng)膜處理后，Cr3+、Zn2+、Pb2+在淡水中的含量仍能達到GB8978-1996一級指標(biāo)要求，Cu2+的含量略高于一級標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)但仍能達到二級指標(biāo)要求。工業(yè)實際中，為延長膜的使用壽命并保障膜處理后的廢水穩(wěn)定達標(biāo)排放或?qū)崿F(xiàn)循環(huán)回用，建議在高含量重金屬廢水進入膜裝置之前，進行必要的預(yù)處理。
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