重金屬污水處理中螯合產(chǎn)物穩(wěn)定性的探究

目前，污水處理的方法主要包含三種：物理方法、化學(xué)方法和生物方法。污水處理過(guò)程中，不僅方法的至關(guān)重要，另外選擇添加的化學(xué)助劑或者物理吸附劑與污水中成分的結(jié)合穩(wěn)定性也十分重要，否則會(huì)影響最終的處理效果。本文主要對(duì)重金屬污染廢水中的螯合物穩(wěn)定性進(jìn)行分析探究，以需求最佳的處理工藝方法，保證處理效率。

1、廢水處理方法介紹

1.1 物理方法

物理方法是利用物理過(guò)程來(lái)對(duì)水中的污染物進(jìn)行分離處理，處理過(guò)程中不存在化學(xué)反應(yīng)。主要有萃取、吸附和反滲透方法。

萃取法。萃取法是利用萃取劑對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行萃取分離的方法。一般情況下，萃取劑不溶于水，并且污染物在萃取劑中的溶解度要高于在水中的溶解度。通過(guò)這種溶解度的差異實(shí)現(xiàn)分離的目的。萃取法應(yīng)用過(guò)程中，由于后續(xù)萃取劑與污染物的分離過(guò)程較為繁瑣，且分離成本相對(duì)較高，一般只用于小規(guī)模的水處理過(guò)程。吸附法。利用吸附劑來(lái)對(duì)水中的污染物進(jìn)行吸附，從而完成污染物和水的分離。工業(yè)上常用的吸附劑有分子篩和活性炭。由于吸附劑的吸附能力有限，因此使用該方法時(shí)需要使用大量的吸附劑，因此成本相對(duì)較高。反滲透法。反滲透即利用半透明的選擇透過(guò)性來(lái)進(jìn)行分離的方法。該方法使用中，推動(dòng)力為反向作用壓力。利用壓力降濃度高的溶液中的溶劑通過(guò)半透膜進(jìn)入稀相，從而實(shí)現(xiàn)分離目的。

1.2 化學(xué)方法

應(yīng)用較多的化學(xué)方法有混凝法、電化學(xué)方法和鹽析法。

混凝法。廢水中的污染物多以膠體的形式穩(wěn)定存在于水相中，混凝法即利用水相中添加混凝劑，從而打破水相中污染物的穩(wěn)定性，使得污染物在混凝劑的作用下形成沉淀，從而實(shí)現(xiàn)最終的分離。工業(yè)應(yīng)用中，常見(jiàn)的混凝劑主要有硫酸鋁和氯化鐵。

電化學(xué)法。電化學(xué)應(yīng)用的主要方法有絮凝法和磁分離法。電化學(xué)絮凝法的作用原理和絮凝法類(lèi)似，即利用電子的作用打破水相的穩(wěn)定性，從而使得污染物形成沉淀，從而分離。磁分離法即電生磁后，利用磁種吸附污染物，使得水相中的污染物濃度降低，水相進(jìn)行凈化。

鹽析法。通過(guò)加入含鐵離子鹽打破穩(wěn)態(tài)。該法使用簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低。多作為初級(jí)處理過(guò)程。1.3 生物方法

生物處理方法主要有好養(yǎng)細(xì)菌處理方法和厭氧細(xì)菌處理方法，生物處理方法即在細(xì)菌的作用下，將微生物進(jìn)行分解，使得大分子的有機(jī)物分解為小分子的無(wú)機(jī)物，從而降低水體中的COD數(shù)值，從而降低水體污染。一般而言，生物方法具有靈活性和高效率等特點(diǎn)。

2、重金屬與螯合劑的反應(yīng)機(jī)理

重金屬螯合劑可采用二烴基二硫代磷酸的銨鹽、鉀鹽或鈉鹽,其中二硫代磷酸為活性基團(tuán)部分。因二硫代磷酸中的硫原子電負(fù)性小、半徑較大、易失去電子并易極化變形產(chǎn)生負(fù)電場(chǎng),故能捕捉陽(yáng)離子并趨向成鍵,從而生成難溶于水的二烴基二硫代磷酸鹽。當(dāng)螯合劑與某一金屬離子結(jié)合時(shí),均通過(guò)其結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)硫與烴基及磷酸根和金屬離子形成多個(gè)環(huán),故形成的化合物為螯合物,并具有高穩(wěn)定性。

3、試驗(yàn)方法

為同時(shí)探討廢水中重金屬的種類(lèi)對(duì)螯合劑穩(wěn)定性的影響，本試驗(yàn)采取了單一金屬?gòu)U水和混合廢水進(jìn)行試驗(yàn)分析，主要如下：將含有單一金屬?gòu)U水(汞、銅、鉻、鉛)和混合廢水進(jìn)行分析，試驗(yàn)條件分別是PH=3、4、5、7、9，金屬螯合劑添加量為理論量的1.2倍，將螯合劑添加到廢水后，進(jìn)行充分的攪拌處理，然后靜置，待廢水中的絮狀物完全沉積后，上層形成清液后，將處理廢水過(guò)濾后得到螯合劑，將其溶于特定的試驗(yàn)蒸餾水中，利用分光光度計(jì)測(cè)試蒸餾水中的金屬含量。廢水中金屬質(zhì)量濃度為200mg/L，螯合劑采取濃度為5%的二丁基二硫代磷酸銨、二丙基二硫代磷酸鉀、二異丙基二硫代磷酸鉀和二異丙基二硫代磷酸銨溶液。

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

本次實(shí)驗(yàn)的重金屬螯合產(chǎn)物沉淀各取0.5g,溶解于pH=3、5、7、9的蒸餾水中,攪拌30min,環(huán)境溫度24℃。

4.1 銅的螯合物隨溶液PH的變化穩(wěn)定性的影響

在試樣條件的PH下，氫氧化物的穩(wěn)定性較差，其泄漏量均為螯合沉淀的2倍左右。與傳統(tǒng)的氫氧化物沉淀劑相比，二硫代磷酸類(lèi)的螯合劑更具有穩(wěn)定性。在二硫代磷酸類(lèi)螯合劑中，二異丙基二硫代磷酸鉀形成的螯合劑穩(wěn)定性最佳，其泄漏量基本為0。對(duì)于銅類(lèi)廢水處理，利用二異丙基二硫代磷酸鉀螯合劑處理效果最佳。

4.2 汞的螯合物隨溶液PH的變化穩(wěn)定性的影響

在試樣條件的PH下，氫氧化物的穩(wěn)定性較差，其泄漏量均為螯合沉淀的2倍左右。與銅類(lèi)廢水規(guī)律類(lèi)似，二硫代磷酸類(lèi)的螯合劑比傳統(tǒng)的氫氧化物更具有穩(wěn)定性。在二硫代磷酸類(lèi)螯合劑中，二異丙基二硫代磷酸鉀形成的螯合劑穩(wěn)定性最佳。對(duì)于汞類(lèi)廢水處理，利用二異丙基二硫代磷酸鉀螯合劑處理效果最佳。

4.3 鉻的螯合物隨溶液PH的變化穩(wěn)定性的影響

在試樣條件的PH下，氫氧化物的穩(wěn)定性較差，其泄漏量均為螯合沉淀的2倍左右。與銅、汞類(lèi)廢水規(guī)律類(lèi)似，二硫代磷酸類(lèi)的螯合劑比傳統(tǒng)的氫氧化物更具有穩(wěn)定性。在二硫代磷酸類(lèi)螯合劑中，二異丙基二硫代磷酸鉀形成的螯合劑穩(wěn)定性最佳。對(duì)于鉻類(lèi)廢水處理，利用二異丙基二硫代磷酸鉀螯合劑處理效果最佳。

4.4 鉛的螯合物隨溶液PH的變化穩(wěn)定性的影響

在試樣條件的PH下，氫氧化物的穩(wěn)定性較差，其泄漏量均為螯合沉淀的2倍左右。在PH高于3的試驗(yàn)條件下，氫氧化物的沉淀泄漏量隨PH變化的泄漏量變化不大。與銅、汞、鉻類(lèi)廢水規(guī)律類(lèi)似，二硫代磷酸類(lèi)的螯合劑比傳統(tǒng)的氫氧化物更具有穩(wěn)定性。在二硫代磷酸類(lèi)螯合劑中，二丁基二硫代磷酸銨形成的螯合劑穩(wěn)定性最佳。對(duì)于鉛類(lèi)廢水處理，利用二異丙基二硫代磷酸銨螯合劑處理效果最佳。

除鉛類(lèi)金屬外，其余的金屬最佳的處理劑均為二異丙基二硫代磷酸鉀，而鉛類(lèi)金屬的最佳處理劑為二丁基二硫代磷酸銨。因此如果廢水中含有上述四類(lèi)金屬，可以考慮采用復(fù)配的形式來(lái)進(jìn)行處理劑的制取。

5、結(jié)論

采用高分子有機(jī)螯合劑與廢水中的多種金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng),生成穩(wěn)定且不溶于水的金屬螯合物來(lái)除去廢水中的重金屬離子的方法克服了傳統(tǒng)化學(xué)處理法的不足,沉淀物穩(wěn)定性高,經(jīng)處理后的水中重金屬含量遠(yuǎn)低于采用傳統(tǒng)方法處理的結(jié)果,特別對(duì)低含量重金屬?gòu)U水處理,處理費(fèi)用低,有很好的應(yīng)用前景。（來(lái)源：甘肅省蘭州市甘肅新天億環(huán)保工程有限公司）