采用無機絮凝劑處理含鎘、銅、鋅重金屬選礦廢水試驗研究

章龔鴻,殷若愚

(1.江西明森環(huán)保科技有限公司,江西 南昌 330000；2.江西理工大學 江西省礦冶環(huán)境污染控制重點實驗室,江西 贛州 341000)

選礦廢水普遍含有多種重金屬[1-2]，其濃度低、毒性強且不能被生物降解，對生態(tài)環(huán)境及人體健康造成危害[3-4]。根據(jù)礦物種類不同，選礦廢水中含有的重金屬元素也差異較大，主要含有鎘、銅、鋅等離子的一種或多種[5-6]。因絮凝沉淀法具有去除效果好、方法簡便、易操作、價格低廉等優(yōu)點，目前常用于含重金屬廢水的處理[7-1]。其原理是絮凝劑在廢水中產(chǎn)生壓縮雙電子層效應，使廢水中的重金屬離子脫穩(wěn)，同時絮凝劑在水中發(fā)生水解反應形成大的立體網(wǎng)狀結構，與廢水中脫穩(wěn)狀態(tài)的重金屬離子相互粘結凝聚，形成的絮凝體和礬花長大到一定體積后即在重力作用下脫離水相沉淀，從而去除廢水中的重金屬離子，達到水處理的效果[12-14]。但溶液pH值、絮凝劑種類對絮凝效果的影響較大[15-17]。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

采用銅、鋅、鎘的硝酸鹽配制模擬重金屬選礦廢水。

選用聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)作為實驗用絮凝劑。

1.2 實驗方法

①室溫下，將初始濃度分別為100 mg/L的含兩種Cd2+、Cu2+、Zn2+模擬選礦廢水置于燒杯中；

② 室溫下，將初始濃度分別為100 mg/L的含三種Cd2+、Cu2+、Zn2+模擬選礦廢水置于燒杯中；

而后用HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)廢水pH值為4～9后，分別加入1 g/L的單一絮凝劑，先以300 r/min快速攪拌2 min，再以150 r/min慢速攪拌10 min，最后靜置沉淀10min，過濾，采用原子吸收分光光度計[30]測定濾液中Cd2+、Cu2+、Zn2+含量。

空白試驗指的是僅僅調(diào)節(jié)pH值，不加任何絮凝劑的情況。

2 實驗結果及分析

2.1 含兩種重金屬離子廢水處理效果

從圖1可以看出，無論對于含Cu-Zn廢水、Cu-Cd廢水，還是Zn-Cd廢水，絮凝劑PAM的處理效果均比PAC、PFS更好。另外，溶液初始pH值對重金屬離子的處理效果影響很大。當pH值<7時，加入PAM后Cu2+的去除率較高；當pH值<8時，三種絮凝劑對Zn2+的去除效果相當，當繼續(xù)提高溶液pH值，空白和加入PAM后Zn2+的去除率逐漸增大；當pH值<9時，三種絮凝劑對Cd2+的去除效果相當，繼續(xù)提高溶液pH值，空白和加入PAM后Cd2+的去除率逐漸增大。因此，當同時含Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8時，大部分Cu2+、Zn2+以氫氧化物沉淀的形式出現(xiàn)，當溶液pH值<8時，加入PAM同時去除Cu2+、Zn2+的效果最好；當同時含Cu2+、Cd2+溶液pH值<9時，空白情況下能使Cu2+、Cd2+同時以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)；當溶液pH值<9時，空白情況下能使Zn2+、Cd2+同時以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)。

圖1 不同pH值條件下不同絮凝劑處理含兩種重金屬廢水

2.2 含三種重金屬離子廢水處理效果

圖2 不同pH值條件下不同絮凝劑處理含三種重金屬廢水

從圖2可以看出，對于含Cd-Cu-Zn廢水，絮凝劑PAM的處理效果均比PAC、PFS更好。另外，當同時含Cd2+、Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8時，空白情況下能使Cd2+、Cu2+、Zn2+同時以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)；當溶液pH值<8時，加入PAM對同時去除Cd2+、Cu2+、Zn2+的效果最好。

3 結論

(1)不同絮凝劑處理含兩種模擬重金屬離子廢水實驗結果可知：無論對于含Cu-Zn廢水、Cu-Cd廢水，還是Zn-Cd廢水，絮凝劑PAM的處理效果均比PAC、PFS更好。當同時含Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8時，大部分Cu2+、Zn2+以氫氧化物沉淀的形式出現(xiàn)，當溶液pH值<8時，加入PAM同時去除Cu2+、Zn2+的效果最好；當同時含Cu2+、Cd2+溶液pH值<9時，空白情況下能使Cu2+、Cd2+同時以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)；當溶液pH值<9時，空白情況下能使Zn2+、Cd2+同時以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)。

(2)不同絮凝劑處理含三種模擬重金屬離子廢水實驗結果可知：絮凝劑PAM的處理效果均比PAC、PFS更好。另外，當同時含Cd2+、Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8時，空白情況下能使Cd2+、Cu2+、Zn2+同時以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)；當溶液pH值<8時，加入PAM對同時去除Cd2+、Cu2+、Zn2+的效果最好。