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，否則會影響最終的處理效果。本文主要對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程來對水中的污染物進(jìn)行分離處理，處理過程中不存在化學(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。通過這種溶解度的差異實現(xiàn)分離的目的。萃取法應(yīng)用過程中，由于后續(xù)萃取劑與污染物的分離過程較為繁瑣，且分離成本相對較高，一般只用于小規(guī)模的水處理過程。吸附法。利用吸附劑來對水中的污染物進(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，因此使用該方法時需要使用大量的吸附劑，因此成本相對較高。反滲透法。反滲透即利用半透明的選擇透過性來進(jìn)行分離的方法。該方法使用中，推動力為反向作用壓力。利用壓力降濃度高的溶液中的溶劑通過半透膜進(jìn)入稀相，從而實現(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，從而實現(xiàn)最終的分離。工業(yè)應(yīng)用中，常見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。通過加入含鐵離子鹽打破穩(wěn)態(tài)。該法使用簡單、費用較低。多作為初級處理過程。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。

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,故能捕捉陽離子并趨向成鍵,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,均通過其結(jié)構(gòu)中的兩個硫與烴基及磷酸根和金屬離子形成多個環(huán),故形成的化合物為螯合物,并具有高穩(wěn)定性。

3、試驗方法

為同時探討廢水中重金屬的種類對螯合劑穩(wěn)定性的影響，本試驗采取了單一金屬廢水和混合廢水進(jìn)行試驗分析，主要如下：將含有單一金屬廢水(汞、銅、鉻、鉛)和混合廢水進(jìn)行分析，試驗條件分別是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，將處理廢水過濾后得到螯合劑，將其溶于特定的試驗蒸餾水中，利用分光光度計測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、實驗結(jié)果與討論

本次實驗的重金屬螯合產(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，二硫代磷酸類的螯合劑更具有穩(wěn)定性。在二硫代磷酸類螯合劑中，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。對于銅類廢水處理，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。與銅類廢水規(guī)律類似，二硫代磷酸類的螯合劑比傳統(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。對于汞類廢水處理，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、汞類廢水規(guī)律類似，二硫代磷酸類的螯合劑比傳統(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。對于鉻類廢水處理，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、鉻類廢水規(guī)律類似，二硫代磷酸類的螯合劑比傳統(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。對于鉛類廢水處理，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金屬，可以考慮采用復(fù)配的形式來進(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,特別對低含量重金屬廢水處理,處理費用低,有很好的應(yīng)用前景。（來源：甘肅省蘭州市甘肅新天億環(huán)保工程有限公司）