CN102351349A

CN102351349A - 一种强稳定性络合重金属废水的处理方法

Info

Publication number: CN102351349A
Application number: CN2011102722278A
Authority: CN
Inventors: 付丰连; 谢丽萍
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明公开了一种强稳定性络合重金属废水的处理方法，它包括两个步骤：首先，向废水中投加零价铁和过氧化氢，使其将络合态重金属分解为游离态的重金属，有机络合剂降解为小分子物质；然后向废水中加入氢氧化物沉淀剂，重金属离子生成沉淀而被去除；本发明不仅能处理强稳定性络合重金属废水，重金属能达标排放，同时有效降低COD指标；处理费用低廉，不会产生二次污染，可提高经济效益。

Description

一种强稳定性络合重金属废水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种强稳定性络合重金属废水的处理方法。

背景技术

　随着工业化进程的加速发展，IT、电镀、电子、冶金、采矿、化工等现代工业的飞速发展，产生了大量的重金属废水。重金属污染物具有不可降解、长期性的特点，尤其是对人的身体健康有直接的危害。资料显示，我国每年产生400 亿吨左右的工业废水，其中重金属废水约占60%。这些废水排入江河湖泊不仅严重污染地表水与地下水，造成全球可利用水资源总量急剧下降，还使土壤中重金属含量增加，最终危害人体健康。

如何有效治理重金属污染已成为人们共同关注的问题，国内外学者对此做了大量的研究，提出多种治理方法，包括化学沉淀法、吸附法、离子交换法和膜分离法等。然而，当重金属废水中含有强络合剂如乙二胺四乙酸（EDTA）、柠檬酸、酒石酸时，由于络合剂能与重金属形成稳定的络合物，一方面使重金属的溶解度大大提高，另一方面也使常规的化学沉淀剂难与络合剂发生竞争，因而不能将溶解态重金属去除。络合重金属废水中不但含有重金属离子，而且还有大量的有机污染物，这会使废水的COD值升高。近十多年以来，寻求安全和经济的络合重金属废水处理方法一直是污染控制领域研究的热点和难点问题。基于上述情况，为了满足日益严格的环保要求，本发明提出一种强稳定性络合重金属废水的处理方法。

最近，基于零价铁的高级Fenton 法降解污染物的研究引起了国内外学者的浓厚兴趣和广泛关注。酸性条件下零价铁能原位产生二价铁离子，进而引发Fenton链条反应，这种方法被称之为高级Fenton法见方程（1）和（2）。高级Fenton法比起传统的Fenton试剂法有如下的优点：①零价铁廉价、易加工而且对环境不会产生二次污染；②高级Fenton处理后废水中亚铁离子和铁离子的浓度远远低于传统的Fenton试剂法产生的浓度；③铁离子能通过反应而得到快速循环利用见方程（3），溶液中剩余的少量铁离子能改善废水的化学絮凝作用。高级Fenton法的反应条件温和、处理效率高、适用范围广，已用来降解各种有机物废水，如印染废水、DDT废水、含氯酚废水、橄榄油废水等，但对络合重金属废水的降解还未见报道。

Fe⁰ + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂ ↑ (1)

Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺+ OH + OH^- (2)

2Fe³⁺+ Fe⁰→ 3Fe²⁺ (3)。

发明内容

本发明的目的在于克服现有络合重金属废水处理技术的不足，提出一种基于高级Fenton法的能有效处理络合重金属废水的方法。本发明方法是在酸性条件下利用高级Fenton法产生的羟基自由基（·OH）降解强稳定性络合重金属络合物，重金属离子被释放出来，后投加氢氧化钠沉淀剂，重金属离子与沉淀剂形成重金属沉淀而从污水中分离开来，从而达到去除重金属和降低COD的目的，见公式(4)～(6)和图1 。处理后的水质完全符合国家规定的排放标准。

NiEDTA + OH → 中间产物（+ OH） →CO₂ +H₂O (4)

Ni²⁺ +2OH^-→ Ni(OH)₂↓ (5)

Fe³⁺ +3OH^-→ Fe (OH)₃↓ (6)

本发明的目的是这样实现的（如图2所示）：取一定量的含络合重金属废水，调节pH值至2.4～2.6，投加高级Fenton试剂（零价铁/过氧化氢），搅拌器搅拌反应60分钟，向处理后的废水中投加一定量氢氧化物沉淀剂至pH 9.5～11.5，絮凝搅拌10分钟，净置10分钟，处理后废水能达标排放。

本发明包括以下具体步骤：

（1）取100 ml含50.00 mg/L重金属离子的络合重金属废水，调节pH值为2.4～2.6；

（2）在上述调节pH值的废水投加零价铁和过氧化氢，搅拌反应60分钟；

（3）向反应后的溶液中投加NaOH溶液至pH值为9.5～11；

（4）混凝搅拌仪搅拌10分钟，净置，处理后的废水可达标排放。

上述步骤（2）中加入零价铁的量为2～4 g/L，加入过氧化氢量为26.5～40 mmol/L。

本发明的有益效果是：该方法不仅处理成本低，效率高，而且方法可靠，并且可以对含两种或两种以上络合重金属废水进行处理。

附图说明

图1 高级Fenton-化学沉淀法法处理强稳定性络合重金属废水的路径图。

图2 该工艺处理强稳定性络合重金属废水的技术路线图。

图3 不同时间下镍离子的去除效率图。其中插图是剩余总铁浓度随时间的变化图。

图 4 Ni-EDTA络合物的COD值随时间的变化图。

其中：初始Ni-EDTA中含镍离子50.0 mg/L，

使用2.0 g/L零价铁和35.2 mmol/L的过氧化氢降解。

图5 镍初始浓度对去除效率的影响图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的具体说明，但本发明不限于所述实施例。

实例1：Ni-EDTA络合废水

室温下取100 ml含50.00 mg/LNi²⁺的Ni-EDTA 废水，调节pH值为2.5，先后投加0.2 g零价铁和0.8 ml 4.4 mol/L H₂O₂，搅拌反应60分钟。向反应后的溶液中投加氢氧化钠沉淀剂至pH值为11.5，絮凝搅拌10分钟，净置，取上清液测其剩余镍离子浓度0.85 mg/L，溶液的COD值从最初的252降到53 mg/L，溶液中残存的总铁离子浓度0.01 mg/L。

实例2：Cu-EDTA络合重金属废水

室温下取100 ml含50.00 mg/LCu²⁺的Cu-EDTA 废水，调节pH值为2.6，先后投加0.2 g 零价铁和0.6 ml 4.4 mol/L H₂O₂，搅拌反应60分钟。向反应后的溶液中投加氢氧化钠沉淀剂至pH值为10，絮凝搅拌10分钟，净置，取上清液测其剩余铜离子浓度0.25 mg/L，溶液中残存的总铁离子浓度未检测出。

实例3：Cr-EDTA络合废水

室温下取100 ml含50.00 mg/LCu²⁺的Cu-EDTA 废水，调节pH值为2.4，先后投加0.4 g 零价铁和0.8 ml 4.4 mol/L H₂O₂，搅拌反应60分钟。向反应后的溶液中投加氢氧化钠沉淀剂至pH值为9.5，絮凝搅拌10分钟，净置，取上清液测其剩余铬离子浓度1.3 mg/L，溶液中残存的总铁离子浓度0.03 mg/L。

实例4：实际络合重金属废水

取某电镀厂重金属络合物废水100 ml，测定镍含量为52.0 mg/L，铜含量50.0 mg/L，调节pH值为2.5，加入零价铁0.26 g和0.9 ml 4.4 mol/L H₂O₂，搅拌反应60分钟。向反应后的溶液中投加氢氧化钠沉淀剂至pH值为11，絮凝搅拌10分钟，净置，取上清液测其剩余镍离子浓度0.9 mg/L，铜离子浓度0.4 mg/L，溶液中残存的总铁离子浓度0.02 mg/L。

表1 实施例1～4中重金属的去除效率

表2 含50.0 mg/LNi²⁺的Ni-EDTA中重金属和COD在不同时间下的去除效率

反应时间 (min)	镍剩余浓度（mg/L）	镍去除效率(%)	COD值（mg/L）	COD 去除效 (%)
					0	50	0	252	0
10	14.67	70.66	173.4	31.2
					20	8.33	83.34	123.3	51.1
30	5.68	88.64	97.4	61.3
					40	3.7	92.6	73.3	70.9
50	2.28	95.44	66.6	73.6
					60	0.86	98.28	53.3	78.8

Claims

1.一种强稳定性络合重金属废水的处理方法，其特征在于包括以下步骤：

取重金属离子的络合重金属废水，调节pH值为2.4～2.6；

在上述调节pH值的废水投加零价铁和过氧化氢，搅拌反应60分钟；

向反应后的溶液中投加NaOH溶液至pH值为9.5～11；

混凝搅拌仪搅拌10分钟，净置，处理后的废水可达标排放。

2.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：上述步骤（2）中加入零价铁的量为2～4 g/L，加入过氧化氢量为26.5～40 mmol/L。