对络合态重金属废水的处理方法主要包括化学沉淀法、氧化还原法、吸附法以及离子交换法等。笔者对络合态重金属废水处理的主要方法及其优缺点进行了探讨。
1 络合态重金属废水的处理方法
1.1 化学沉淀法
用 于处理含络合态重金属废水的化学沉淀法主要有硫化物沉淀法和螯合物沉淀法等。如针对EDTA络合铜废水,采用硫化物沉淀法是在废水中加入S2-使铜以更稳 定形式的CuS沉淀(Ksp=6.3×10-36)析出,从而将络合铜中的Cu2+分离出来。陈文松等对比了Na2S沉淀法、Fenton氧化法、混凝法 等3种处理工艺对络合铜废水的处理效果。在相同条件下,这3种处理方法中以Na2S沉淀法处理效果好,处理后废水中的铜离子质量浓度都在0.5mg/L 以下,去除率均达到98.5%以上。硫化物沉淀法主要应用于高浓度络合重金属工业废水预处理,硫化物沉淀法具有成本低、操作简便的优点,对重金属去除彻底。但也存在着硫化物沉淀颗粒小,易形成胶体,给分离带来困难等缺点。同时也存在着S2-加入量难以准确控制、产生恶臭而引起二次污染的问题。
螯 合物沉淀法也是近年来发展起来的一种处理重金属络合物的方法,其原理是利用重金属螯合剂如氨基二硫代甲酸盐树脂与重金属生成难溶盐来去除重金属。韩旻等开 发了一种重金属捕集沉淀剂(DTCR)用于处理含络合铜的废水,对其处理效果与无机处理剂CaO、CaO+FeSO4进行了比较,发现DTCR对废水的处 理不受络合剂的影响,对铜离子的捕集效率高,处理后的废水可达标排放,同时污泥生成速度快且稳定,量少、含水率低,不会产生二次污染。
1.2 氧化还原法
氧 化法主要通过氧化的方法对重金属络合物破络,使重金属游离出来,再用中和沉淀、混凝和吸附的方法进一步去除,从而达到处理要求。使用氧化法常用的氧化试剂 有次氯酸钠、H2O2、Fenton、高铁酸盐试剂等。例如,ShanhongLan等利用Fenton试剂在酸性条件下联合内电解技术,采取先破络后絮 凝的方法来处理EDTA络合铜废水,结果发现铜的去除率达100%,COD的去除率达87%。Fayuan Chen等详细研究了H2O2氧化Cu(CN)32-的效率与机制,结果发现,H2O2首先氧化Cu(CN)32-络合物中的CN-,随着CN-氧化为 CNO-,Cu(CN)32-转化为Cu(CN)2-;随着Cu(CN)2-进一步被氧化,释放出铜离子。L. Pachuau等利用高铁酸盐对Cu(Ⅱ)-IDA和Zn(Ⅱ)-IDA(IDA:亚氨基二乙酸)的氧化作用,以及通过Fe(Ⅵ)还原成的Fe(Ⅲ)的絮 凝作用实现离子态重金属和IDA的同时去除。
Xu Zhao等进一步将H2O2预氧化与电Fenton相结合,处理包含CN-、Cu2+、Ni2+以及COD的电镀废水,达到了较好的处理效果,当CN-、 Cu2+、Ni2+质量浓度分别为75、185、64mg/L时,利用一定浓度的H2O2氧化处理30min后,CN-质量浓度从75mg/L降到了 15mg/L。H2O2-电Fenton处理30min后,CN-、Cu2+、Ni2+质量浓度分别低于0.3、0.5、1.5mg/L,COD为 65mg/L。因此,将H2O2预氧化再与其他方法结合可有效去除电镀废水中的CN-、重金属离子和有机物。
还原法则是利用还原剂使络合态 重金属还原析出重金属离子的方式来处理络合重金属废水。常用的还原试剂有铁粉、水合肼以及磷酸氢盐等。金洁蓉等采用铁粉还原-Fenton氧化工艺处理络 合铜工业废水,在初始Cu(Ⅱ)质量浓度为50mg/L,初始pH=3的体系中,加入过量的铁粉反应30min后加碱调节pH=9进行沉淀处理,废水的 COD去除率为86.5%,Cu(Ⅱ)去除率99.9%。
氧化还原法通常在处理过程中需要加入大量化学试剂,存在着二次污染等问题。
1.3 光催化氧化法
光 催化氧化法是近年来重金属络合物废水处理方法的热门研究方向[17]。该方法具有强氧化性,能够实现重金属络合物的破络合,使重金属离子游离出来,有机物 还可以被氧化降解,常用的光催化剂包括TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2等。其中TiO2研究较多,其原理是通过一定波长的紫外光照射 半导体表面激发出光生空穴进而产生羟基自由基实现重金属络合物的无选择性氧化降解。单独光催化会出现光生空穴和光生电子容易复合的缺点,这导致光催化的效 率低下。目前的研究主要集中在提高TiO2的光量子效率上,包括TiO2的掺杂改性,纳米TiO2的固定化等。