液膜法處理重金屬廢水

液膜法處理重金屬廢水近年來隨著工業(yè)生產(chǎn)和城市現(xiàn)代化水平發(fā)展，廢水大量排放，水源中重金屬積累加劇，重金屬污染嚴重，因此重金屬廢水的治理受到國內(nèi)外科研工作者的高度重視。重金屬廢水主要來自礦山坑內(nèi)排水，選礦廠尾礦排水，廢石場淋浸水，有色金屬冶煉廠除塵排水，有色金屬加工廠酸洗水，電鍍廠鍍件洗滌水，鋼鐵廠酸洗排水，以及電解、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、顏料等工業(yè)廢水。主要金屬污染源有Cu、Zn、Hg、Ni、Cd、Pb和Cr等。重金屬在環(huán)境中難以被降解，重金屬廢水污染具有毒效長，生物不可降解的特點，可通過食物鏈作用進入人體，并在人體內(nèi)累積，從而導致各種疾病和機能紊亂，最終對人體健康造成嚴重損害。例如：日本水俁灣由汞中毒造成的“水俁病”，神通川流域由鎘引起的“痛痛病”，就是重金屬污染給人體健康帶來損害的典型事例。對重金屬廢水的治理包括傳統(tǒng)方法和新技術。其中，較傳統(tǒng)的方法有化學沉淀法、電化學法、吸附法和膜分離法等。化學沉淀法是工藝較成熟的方法，它具有去除范圍廣、效率高、經(jīng)濟簡便的特點，但需要投加大量化學藥劑，并以沉淀物的形式沉淀出來，存在二次污染問題。電化學法工藝成熟，設備簡單，占地面積小，無二次污染，所沉淀的重金屬可回收利用；缺點是耗電量大，廢水處理量小，出水水質差，不適合處理低濃度廢水。物理吸附法主要是利用具有高的比表面積或表面具有高空隙結構的物質，如活性炭、礦物質和分子篩等，吸附去除重金屬的方法。活性炭是最早、也是應用最廣的吸附劑，但其價格昂貴，使用壽命短。改性后的殼聚糖用于吸附重金屬離子，具有吸附容量大、吸附速度快、易洗脫、應用范圍廣等優(yōu)點，但目前多集中在改性殼聚糖的靜態(tài)吸附研究上，實際應用還有一定差距。生物吸附指利用生物體的化學結構或成分特性來吸附水中的重金屬。但由于生物吸附容量一定、選擇性高，所以應用范圍限制在低濃度、單組分的重金屬廢水的處理中。與其他技術相比，膜技術設備簡單，占地面積少，使用范圍廣，處理效率高，節(jié)能并能實現(xiàn)重金屬的回收，另外不需加化學試劑，不會造成二次污染。膜技術包括反滲透、超濾、電滲析、液膜和滲透蒸發(fā)等。目前，反滲透和超濾膜在電鍍廢水處理中已得到廣泛應用。大連化物所利用芳香聚酰胺型高分子化合物作為膜材料（DP-1）組裝成反滲透器對去除電鍍廢水中的鎳、鎘效果極佳。液膜法分離快、耗能少，重金屬資源可回收，近年來也已用于小型電鍍廠含Cr3+、Zn2+廢水處理。液態(tài)膜是Li在1968年發(fā)現(xiàn)并建議用來解決某些廢水問題的。它是與水不相混溶的乳化物。這些乳化物由一種油相所組成，該油相是由表面活性劑，不同的添加劑和烴類溶劑所組成的。烴溶劑使除去（解析）和撲集廢水中污染物的試劑水溶液微滴形成包膠。T.Kitagawa在實驗室和在中間工廠進行了用液態(tài)膜法除Cr6+，Hg2+，Ga2+，Cu2+的試驗。試驗制備液態(tài)膜乳化物的一般步驟為：在一個帶擋板的2L樹脂缶中，先放入表面活性劑和添加劑在油（總量為100克）中的溶液，在攪拌下，將撲集劑（內(nèi)相）的水（總量為50克）溶液滴到上面的油溶液中，所得到的乳化物在室溫下以1000~2000轉/分的速度攪拌10~20分鐘，以保證包膠完全。分離無機離子需往油相中加入離子載體。除銘和汞用Alamine336，它是C8一C10的叔胺；除銅用Lix64N，此為兩種肟的混合物；除鎘用Aliquat336（氯化甲基三辛錢）。這些離子載體都是GeneralMillS公司生產(chǎn)的。實驗室的試驗操作:先在一個ZL帶擋板的樹脂擊中放入要提取的廢水溶液（100—500克），向其中加入適當?shù)囊簯B(tài)膜乳化物（50克），兩相溶液用兩個帶marine型推進器的變速混合器攪拌，每個推進器上有三片葉片。攪拌速度200一400轉/分。定期地取出料液進行分析，監(jiān)視污染物除去的效果.分析Cd2+，Cr6+，Cu2+和Hg2+用原子吸收光譜。實驗室內(nèi)除重金屬離子的期間歇試驗金屬離子穿過液態(tài)膛壁的遷移過程是“加速遷移”的一個很好例子，這一點可用銘遷移化學來說明:用胺中和的萃?。海?R3N］有機相+［H++Cr02-］水相=［（RNH）Cr0］有機相（1）L j>-*iz>I'L 0 7 』' L\R /OO-yJ>iz>i'借助生成鹽的萃?。海郏≧NH）X］有機相+［2H++Cr02-］水相=［（RNH）Cr0］有機相+［2H++X2-］水相L\R /O J'iz>I'L 0 7 』 ' L\R /OO-7j >iz>i'L J 'J 乙 乙/ J 乙乙/(2)X=SO4或2Cl無論按方程式(1)或(2),萃取作用均發(fā)生在外膜相的界面上(圖1)。確切的萃取機理取決于按方程(3)或方程式(4)所使用的解析劑。金屬離子的解析作用，發(fā)生于內(nèi)膜相的界面上，可用下面兩種辦法來完成：堿解析：[(RNH)Cr0]有機相+[4(Na++OH-)]水相=[(^H)Cr0]有機相L\ /OOTJ ，-* ,z ''' L\ /J ' L\R/OOTJ ，-* ,z '''+[2(2Na++Cr042-)]有機相+[3H2O]水相(3)酸解析：[(RNH)Cr0]有機相+HSO水相=[(RNH)SO]有機相+[2H++Cr02-]有機相J 乙乙/ 乙 J 乙+[3H2O]水相(4)用堿析時，在液膜內(nèi)再生游離肟，按方程式(1)可重新萃取另外的Cr2072-用酸萃取時，再生出按方程式(2)萃取時所使用的胺鹽。這兩種辦法在液態(tài)膜技術中都得到了成功的應用液態(tài)膜法的一個重要優(yōu)點，在于逆流卒取與解析在同一段內(nèi)進行，而不是象溶劑萃取那樣需要在分開的兩段內(nèi)進行。此外，采用逆流萃取并解析的液態(tài)膜法，按方程式(1)和(2)將生成的絡合離子不斷除去，就可以促使反應平衡不斷向右移動，這就消除一些溶劑萃取法所固有的嚴重限制。實驗結果表明，將最初含400ppm銘的料液處理10分鐘，幾乎除去了全部的銘。為使銘從外部料液進入液態(tài)膜乳化物的內(nèi)部試劑相，必須控制兩相的pH值在一定的臨界限度以內(nèi)。當外部相為酸性，內(nèi)部相為用2%NaOH產(chǎn)生的不變的堿性PH時，銘的轉移速度很快。在這些條件下處理15分鐘，外相中的銘從39Oppm降12ppm(除去效率為97%)，但是當外相為堿性時，卻看不到銘的轉移。從廢水中除鎘的原理雖然與除銘基本相似，但也產(chǎn)生了特殊問題。在從金屬鍍槽流出的廢水中，鎘與氤化物形成牢固的絡合物：Cd2++4CN-<~~>Cd(CNM4使用液體離子交換劑如Aliguat336(氯化甲基三辛銨)很容易將該絡合物從水溶液中萃取出來，但是，因為Cd(CN)42-在堿性條件下的溶解度很大(K穩(wěn)=1019解析十分困難。常用的解析劑如