冶金酸性含鎘廢水的復(fù)合硫化法處理研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:針對冶金酸性含鎘廢水，研究了硫化鈉和重金屬捕集劑聯(lián)合處理對鎘的去除效果，考察了藥劑的加入量、反應(yīng)時(shí)間、pH值和加藥方式對廢水中Cd2+去除率的影響。

結(jié)果表明:采用兩步處理法，控制反應(yīng)的初始pH值為4.0，硫化鈉的投加量為445mg/L，捕集劑的投加量為0.2mL/L，反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí)，處理后廢水中Cd2+的質(zhì)量濃度可以由638mg/L減少至0.1mg/L，滿足國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，濾渣中鎘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10%，具有回收價(jià)值，且處理過程中無H2S氣體逸出，可以實(shí)現(xiàn)冶金酸性含鎘廢水的無害化和資源化處理。

有色金屬冶煉企業(yè)采用的原料中含有大量鉛、銅、鎘等重金屬，鎘以Cd2+的形式進(jìn)入到生產(chǎn)廢水中，通常質(zhì)量濃度能達(dá)到數(shù)百毫克每升，若不經(jīng)處理直接排放，將會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染[1]。

對于高濃度含鎘有色冶煉廢水處理常用的方法有石灰中和法和硫化沉淀法，中和沉淀法沉渣量較大、含水率高、二次污染較為嚴(yán)重，并且一次處理后難以達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行陽離子交換、活性炭吸附等二次深度處理，增加了處理成本[2]。

與石灰中和法相比，金屬硫化物的溶度積更小，具有沉渣量少、沉渣金屬品位高、有利于金屬的回收等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用，但由于生成的硫化物結(jié)晶比較細(xì)小，難以沉降，同時(shí)在處理酸性廢水中，硫化物的過量投加會(huì)導(dǎo)致一部分硫化物與廢水中的H+反應(yīng)生成H2S有毒氣體等[3-4]。在工程實(shí)踐中，硫化物常與其他處理藥劑聯(lián)用對廢水中的重金屬進(jìn)行去除[5-6]，以改善硫化沉淀法處理過程中存在的缺陷。

針對某冶煉廠排出的酸性含鎘廢水，以傳統(tǒng)硫化沉淀處理法為基礎(chǔ)，使用硫化鈉和重金屬捕集劑聯(lián)合對廢水進(jìn)行處理，硫化鈉投加量的減少可以有效減少或避免H2S氣體的逸出，重金屬捕集劑的螯合作用可以使殘余的Cd2+得到去除，同時(shí)捕集劑的絮凝和吸附作用可以改善金屬硫化物的沉降性能。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)試劑、材料和儀器

硫化鈉(Na2S˙9H2O)、碳酸鈉、氫氧化鈉、生石灰(工業(yè)級(jí))，重金屬捕捉劑(metaLSORBTMFR，愛森(中國)有限公司)。

廢水取自于河南某有色金屬冶煉工廠，廢水值為0.07，Cd2+質(zhì)量濃度為638mg/L。

雷磁PHS-3C型pH計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司);WFX100型原子吸收分光光度計(jì)(北京瑞利分析儀器公司);JSM5160LV型掃描電子顯微鏡(日本電子光學(xué)公司)。

1.2實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)采用復(fù)合硫化法即硫化物與重金屬捕捉劑組合使用對廢水中的Cd2+進(jìn)行去除。實(shí)驗(yàn)中，Na2S加入廢水中后，S2-與Cd2+反應(yīng)生成CdS沉淀。實(shí)驗(yàn)所用的重金屬捕集劑的主要成分為二硫代氨基甲酸鹽，屬于有機(jī)硫化物，其活性基團(tuán)為二硫代氨基，可以與經(jīng)Na2S處理后廢水中剩余的Cd2+反應(yīng)生成不溶于水且非常穩(wěn)定的螯合物[7]。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

向200mL廢水中加入氫氧化鈉，迅速將pH調(diào)整至所需數(shù)值，加入一定量的Na2S溶液(質(zhì)量濃度為10g/L)，常溫下慢速攪拌，加入一定量的重金屬捕集劑，緩慢攪拌，靜置后過濾，取濾液測定Cd2+的質(zhì)量濃度，并計(jì)算去除率。廢水中的Cd2+質(zhì)量濃度采用火焰原子吸收法測定[8]。

2結(jié)果與討論

2.1硫化鈉和重金屬捕集劑單獨(dú)去除鎘的實(shí)驗(yàn)

2.1.1硫化鈉投加量對去除鎘的影響

考慮到Na2S投加方式的不同會(huì)加速H2S氣體的逃逸，從而影響到鎘的去除效果，故采用中部加藥和浸沒式加藥兩種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比較其區(qū)別。取定量廢水，控制Na2S的投加量分別為1，2，3，4，5，6，7，8，9，12，15，18mL，反應(yīng)時(shí)間30min，反應(yīng)完成后取濾液測定Cd2+質(zhì)量濃度，結(jié)果如圖1所示。

圖1投加量對硫化鈉去除鎘的影響

由圖1分析可知，采用底部投加Na2S的方式對鎘的去除率明顯高于中部投加對鎘的去除率。因?yàn)镹a2S加入酸性含鎘廢水中首先與水中的H+發(fā)生反應(yīng)生成H2S氣體，氣體會(huì)在逐漸上升過程中與水中的Cd2+發(fā)生反應(yīng)生成CdS沉淀，中部投加時(shí)部分H2S氣體會(huì)在上升過程中未與水中的Cd2+反應(yīng)而直接逸出，從而造成鎘的去除率偏低。

同時(shí)，從圖中可以看出，隨著Na2S投加量的增加，鎘的去除率隨之升高，當(dāng)Na2S投加量趨于理論投加量的1.7倍時(shí)，鎘的去除率趨于平穩(wěn)，但出水水質(zhì)仍然達(dá)不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)(<0.1mg/L)，仍需對其它條件進(jìn)行優(yōu)化。初步確定Na2S的投加方式為底部投加，投加量為9mL。

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