摘要:含(han)鋅(xin)(xin)廢(fei)水(shui)對(dui)人體健(jian)康和環境具有嚴重的(de)危(wei)害性。處(chu)理高(gao)(gao)濃度(du)(du)的(de)含(han)鋅(xin)(xin)廢(fei)水(shui)時需(xu)先進行(xing)(xing)化學(xue)沉降，然后再進行(xing)(xing)深度(du)(du)處(chu)理。試驗結果證明(ming)，對(dui)于(yu)含(han)289mg/LZn2+的(de)電鍍廢(fei)水(shui)，用質量(liang)分數(shu)為(wei)10%的(de)氫氧化鈉處(chu)理，其(qi)投加量(liang)為(wei)3．7mL/100mL，處(chu)理后的(de)Zn2+的(de)濃度(du)(du)為(wei)6．6mg/L。再用沸(fei)石進行(xing)(xing)吸附，沸(fei)石用量(liang)為(wei)0．25g/L，攪拌(110r/min)50min，處(chu)理后，廢(fei)水(shui)的(de)鋅(xin)(xin)離(li)子去除率最高(gao)(gao)可達88．8%，剩余Zn2+濃度(du)(du)為(wei)0．47mg/L，遠低于(yu)《國(guo)家(jia)污水(shui)綜合排(pai)放(fang)標準(zhun)》(GB8978－2002)的(de)一級標準(zhun)。

關鍵詞:化(hua)學沉降(jiang);沸石;吸附;高濃度含鋅廢(fei)水

中圖分類號:X703 文(wen)獻標識碼:A

前言

鋅是(shi)(shi)人(ren)(ren)(ren)體(ti)(ti)健(jian)(jian)康(kang)不(bu)可缺少(shao)的元素，它(ta)廣(guang)泛存在于人(ren)(ren)(ren)體(ti)(ti)肌肉(rou)及骨骼中，但(dan)是(shi)(shi)含(han)(han)量甚微，如果(guo)超量就會(hui)發生(sheng)(sheng)嚴重(zhong)(zhong)(zhong)后果(guo)。含(han)(han)鋅廢(fei)水(shui)對(dui)人(ren)(ren)(ren)體(ti)(ti)健(jian)(jian)康(kang)和環(huan)境有嚴重(zhong)(zhong)(zhong)危害(hai)，具有持久性、毒性大、污染嚴重(zhong)(zhong)(zhong)等特(te)點(dian)，一旦進入環(huan)境后不(bu)能被生(sheng)(sheng)物降解，大多數參與食物鏈(lian)循環(huan)，并最終在生(sheng)(sheng)物體(ti)(ti)內積累(lei)，破壞生(sheng)(sheng)物體(ti)(ti)正常(chang)生(sheng)(sheng)理(li)代謝活動，危害(hai)人(ren)(ren)(ren)體(ti)(ti)健(jian)(jian)康(kang)。隨著人(ren)(ren)(ren)類對(dui)重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬的開(kai)采、冶(ye)煉、加(jia)工等生(sheng)(sheng)產活動的日(ri)益增加(jia)，產生(sheng)(sheng)的重(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬廢(fei)水(shui)無論是(shi)(shi)從數量上(shang)還是(shi)(shi)種類上(shang)都大大增加(jia)，造成了嚴重(zhong)(zhong)(zhong)的環(huan)境污染和資源浪(lang)費。因此(ci)含(han)(han)鋅廢(fei)水(shui)的治理(li)仍然是(shi)(shi)世界環(huan)保領域的重(zhong)(zhong)(zhong)大研究(jiu)課(ke)題。目前已開(kai)發應(ying)用的含(han)(han)鋅廢(fei)水(shui)處理(li)方法主(zhu)要有3種，即(ji)化學(xue)法、物理(li)化學(xue)法和生(sheng)(sheng)物法。

但(dan)上述(shu)方法(fa)都存在(zai)一定(ding)的(de)(de)(de)局限性。如中(zhong)和(he)沉(chen)淀(dian)法(fa)處理后(hou)，若(ruo)廢(fei)水pH過(guo)高，需要(yao)(yao)中(zhong)和(he)處理后(hou)才可(ke)排(pai)放。同時可(ke)能多種重金屬(shu)共(gong)存，當廢(fei)水中(zhong)含(han)有(you)Zn、Pb、Sn、Al等兩(liang)性金屬(shu)時，pH值偏高，有(you)再(zai)溶解的(de)(de)(de)傾向，因此要(yao)(yao)嚴格控制pH值，實行分段(duan)沉(chen)淀(dian)。同時，一般含(han)鋅廢(fei)水在(zai)多數情況下(xia)含(han)有(you)配合劑，配合劑的(de)(de)(de)存在(zai)將(jiang)阻礙氫(qing)氧化鋅沉(chen)淀(dian)的(de)(de)(de)形成(cheng)，所(suo)以采(cai)用(yong)中(zhong)和(he)沉(chen)淀(dian)法(fa)處理含(han)鋅廢(fei)水很難達到排(pai)放標準(zhun)。硫(liu)化沉(chen)淀(dian)法(fa)中(zhong)，若(ruo)加(jia)入過(guo)量的(de)(de)(de)硫(liu)，不僅帶來硫(liu)的(de)(de)(de)二次污(wu)染，而(er)且過(guo)量的(de)(de)(de)硫(liu)與某些重金屬(shu)離(li)子會生成(cheng)溶于(yu)水的(de)(de)(de)絡(luo)合離(li)子而(er)降低處理效(xiao)果。鐵氧化法(fa)在(zai)形成(cheng)鐵氧體過(guo)程中(zhong)需要(yao)(yao)加(jia)熱(約(yue)70℃)，能耗較(jiao)高，處理后(hou)鹽度高，而(er)且有(you)不能處理含(han)Hg和(he)絡(luo)合物廢(fei)水的(de)(de)(de)缺點。

文中(zhong)研(yan)究利(li)(li)用(yong)化學沉(chen)降和沸石吸(xi)附(fu)組合的(de)方法(fa)處(chu)理(li)高濃度電鍍含鋅廢(fei)水，不僅避免了中(zhong)和沉(chen)淀法(fa)種種弊端(duan)，而(er)且(qie)利(li)(li)用(yong)天然(ran)沸石而(er)無需(xu)改(gai)性處(chu)理(li)就可(ke)達到較好的(de)處(chu)理(li)效果。本研(yan)究先用(yong)化學法(fa)沉(chen)降大部(bu)分Zn2+，以Zn(OH)2沉(chen)淀的(de)形式除(chu)去，可(ke)煅(duan)燒生成(cheng)ZnO，從而(er)制成(cheng)Zn(NO3)2或ZnCl2等試劑，有(you)較高的(de)回(hui)收(shou)利(li)(li)用(yong)價值(zhi)。然(ran)后(hou)采用(yong)沸石進行吸(xi)附(fu)處(chu)理(li)，使(shi)其達到排放(fang)標準(zhun)。從而(er)實現廢(fei)物的(de)資源化，具有(you)較好的(de)推(tui)廣應用(yong)前景。

1·材料與(yu)方法

1．1 試驗(yan)所用(yong)儀器設(she)備

AB204－N型電子(zi)天平、JJ－4型六聯電動攪拌器(qi)(qi)、THZ－82型恒溫振蕩器(qi)(qi)、SHZ－D型循環水式(shi)真空泵、722N型分光光度計(ji)。

1．2 試驗所(suo)用試劑(ji)

氨水、鹽酸、水乙酸、人造沸石、無水乙酸鈉、雙硫腙。

1．3 廢水水質(zhi)

本(ben)試驗(yan)所用(yong)的廢(fei)水(shui)來自(zi)黃石電(dian)鍍有限公司，選(xuan)用(yong)的是生產車(che)間的廢(fei)水(shui)，Zn2+的含量很高，其水(shui)質見表(biao)1。

1．4 試(shi)驗方法

將高(gao)濃度(du)的(de)含Zn2+廢水先進(jin)行(xing)化學沉淀，再將沉淀處理后(hou)的(de)廢水用沸石(shi)吸(xi)附，過濾，取上清液進(jin)行(xing)分析。

1．5 分析(xi)方法

用(yong)雙(shuang)硫(liu)腙(zong)(zong)分(fen)光(guang)光(guang)度(du)法測(ce)定(ding)Zn2+的(de)(de)含量。其(qi)測(ce)定(ding)原理是(shi):在(zai)pH為(wei)(wei)4．0～5．5的(de)(de)乙酸(suan)鹽緩沖介質中，Zn2+與雙(shuang)硫(liu)腙(zong)(zong)形成紅色(se)(se)螯合物(wu)，該(gai)螯合物(wu)可被四氯(lv)化(hua)碳定(ding)量萃取，以混色(se)(se)法完成測(ce)定(ding)。鋅－雙(shuang)硫(liu)腙(zong)(zong)螯合物(wu)的(de)(de)最大(da)吸收波長為(wei)(wei)535nm。用(yong)此(ci)方法測(ce)定(ding)Zn2+的(de)(de)濃(nong)度(du)，以吸光(guang)度(du)為(wei)(wei)縱坐標，以Zn2+的(de)(de)濃(nong)度(du)為(wei)(wei)橫坐標做(zuo)標準曲線(xian)，擬合得曲線(xian)方程(cheng)為(wei)(wei)y=0．442x+0．0014(式中y是(shi)吸光(guang)度(du)，x是(shi)Zn2+的(de)(de)濃(nong)度(du)，單位為(wei)(wei)mg/L)。

2·結(jie)果與(yu)討論(lun)

2．1 溶液pH值對化學沉降處理(li)效果的影響

 分(fen)別(bie)取(qu)100mL原水(shui)(shui)放于9個250mL燒(shao)杯(bei)中(zhong)，依次加入質量分(fen)數為(wei)10%的(de)(de)(de)氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈉(na)(na)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)，調節溶(rong)液(ye)(ye)(ye)pH值(zhi)分(fen)別(bie)為(wei)7．0、8．0、8．4、9．0、9．5、10．0、10．4、12．5，攪拌均勻，靜置(zhi)，取(qu)上(shang)清(qing)(qing)液(ye)(ye)(ye)分(fen)析(xi)測定(ding)廢水(shui)(shui)中(zhong)Zn2+的(de)(de)(de)剩余濃度(du)，將(jiang)沉淀(dian)抽濾測其SS，分(fen)析(xi)試驗(yan)(yan)結(jie)(jie)果(guo)(guo)。向原水(shui)(shui)中(zhong)加入氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈉(na)(na)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)，Zn2+將(jiang)以(yi)Zn(OH)2的(de)(de)(de)形(xing)式沉降(jiang)，但是當加入過(guo)量氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈉(na)(na)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)，Zn(OH)2將(jiang)轉化(hua)(hua)為(wei)ZnO2－2再次溶(rong)解，而(er)分(fen)光(guang)光(guang)度(du)法無法測出(chu)ZnO2－2中(zhong)的(de)(de)(de)鋅含量，所以(yi)應(ying)該找到Zn(OH)2與氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈉(na)(na)反(fan)應(ying)生成(cheng)Na2ZnO2的(de)(de)(de)臨界pH值(zhi)。試驗(yan)(yan)結(jie)(jie)果(guo)(guo)表明(ming)，當溶(rong)液(ye)(ye)(ye)pH值(zhi)為(wei)8．4左右時(shi)，溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)Zn2+濃度(du)迅速下降(jiang)，而(er)懸浮固(gu)體SS并(bing)未減少，說明(ming)此時(shi)Zn2+已經大部分(fen)沉淀(dian)，并(bing)有反(fan)應(ying)生成(cheng)Na2ZnO2的(de)(de)(de)趨勢，所以(yi)8．4左右即為(wei)臨界pH值(zhi)。加入適當氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈉(na)(na)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)使原水(shui)(shui)pH值(zhi)調至(zhi)8．4左右，待沉淀(dian)完全，靜止分(fen)層，取(qu)上(shang)層清(qing)(qing)液(ye)(ye)(ye)為(wei)后面吸附處理的(de)(de)(de)試驗(yan)(yan)用(yong)水(shui)(shui)，測定(ding)其pH=8．4，含Zn2+濃度(du)為(wei)6．6mg/L。用(yong)Zn(OH)2的(de)(de)(de)溶(rong)度(du)積(ji)作對比(bi)計算，理論上(shang)，當溶(rong)液(ye)(ye)(ye)含Zn2+濃度(du)為(wei)6．6mg/L時(shi)，溶(rong)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)pH值(zhi)為(wei)7．6，與試驗(yan)(yan)結(jie)(jie)果(guo)(guo)略有差別(bie)，但相(xiang)差不大，以(yi)試驗(yan)(yan)結(jie)(jie)果(guo)(guo)為(wei)準。

2．2 吸附時間對吸附效果的影響

取(qu)(qu)六份100mL經(jing)化學沉降處(chu)理后的廢水(shui)于六個250mL燒杯中，再加入質量濃度為0．2g/L的沸(fei)石，分別攪拌(ban)10、20、30、40、50、60min，靜置，取(qu)(qu)上層清(qing)液(ye)分析(xi)，試(shi)驗結果見圖1。

從圖1可以看出，隨著吸(xi)(xi)(xi)附(fu)時間(jian)的(de)增加(jia)，Zn2+的(de)去除(chu)率(lv)逐漸(jian)增大，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)時間(jian)為(wei)(wei)50min時吸(xi)(xi)(xi)附(fu)效果最(zui)好，Zn2+的(de)去除(chu)率(lv)達到(dao)83．5%，Zn2+的(de)剩余濃度為(wei)(wei)1．29mg/L。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)時間(jian)過短，反應不充(chong)分，處理(li)效果不佳(jia);吸(xi)(xi)(xi)附(fu)時間(jian)過長，出現解吸(xi)(xi)(xi)速(su)率(lv)大于吸(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)現象。后續試驗吸(xi)(xi)(xi)附(fu)時間(jian)為(wei)(wei)50min。

2．3 吸附劑用(yong)量對吸附效果的影響(xiang)

取六份100mL經(jing)化學沉降后的廢水于六個250mL燒杯中，再(zai)分別(bie)加入質量濃(nong)度(du)為(wei)0．05、0．1、0．15、0．2、0．25、0．3g/L的沸石，攪拌50min，然后靜置，取上(shang)清液分析，試(shi)驗結果見圖2。

從圖(tu)2可以看出，隨著(zhu)沸石(shi)用量的(de)增加，Zn2+的(de)去除(chu)率逐漸增大(da)，沸石(shi)用量為0．25g/L時吸附(fu)效果(guo)最好。當吸附(fu)飽和后吸附(fu)效果(guo)明顯下降，去除(chu)率減小(xiao)。后續試(shi)驗吸附(fu)劑用量為0．25g/L。

2．4 pH值對吸附(fu)效果(guo)的影響

取100mL經化學沉降后的廢水于六個250mL燒(shao)杯中，調節pH分(fen)(fen)別為5．5、6．8、7．5、8．5、9．5、10．5，再分(fen)(fen)別加入(ru)質量(liang)濃度為0．25g/L的沸石，攪拌50min，靜(jing)置，取上清液分(fen)(fen)析，試驗結果見圖3。

從圖(tu)3可以看出，隨著(zhu)pH的(de)增(zeng)大，Zn2+的(de)去除率增(zeng)大，pH為(wei)(wei)9．5時(shi)吸附效果最好(hao)。pH對(dui)吸附質在(zai)溶(rong)液中存在(zai)的(de)形態(電(dian)離，絡合)和溶(rong)解度(du)均(jun)有影響(xiang)(xiang)，因而對(dui)吸附效果有影響(xiang)(xiang)。pH為(wei)(wei)9．5時(shi)吸附效果最好(hao)，在(zai)實際(ji)操作中，還需要考慮處理后水的(de)排放標準(pH為(wei)(wei)6～9)，因此，后續試驗選擇pH為(wei)(wei)8～9。

2．5 溫(wen)度對吸附效果的影響

取(qu)100mL經(jing)化學(xue)沉降后(hou)的廢水于六個(ge)250mL的燒杯中，調(diao)節(jie)pH為(wei)8．9，再分(fen)別(bie)加入質量濃(nong)度(du)為(wei)0．25g/L的沸石，在溫度(du)分(fen)別(bie)為(wei)15、20、25、30、35、40℃的條件下攪拌50min，然(ran)后(hou)靜置(zhi)，取(qu)上(shang)清液分(fen)析，試驗(yan)結果(guo)見圖4。

從圖4可以看出，隨著溫(wen)度的(de)(de)增加，吸(xi)(xi)附效(xiao)果有所下(xia)(xia)降(jiang)。吸(xi)(xi)附反(fan)應為放(fang)熱反(fan)應，溫(wen)度升高(gao)會使反(fan)應平(ping)衡向著吸(xi)(xi)熱反(fan)應的(de)(de)方向進行。因此(ci)，隨著溫(wen)度的(de)(de)增加，吸(xi)(xi)附效(xiao)果有所下(xia)(xia)降(jiang)。實(shi)際操作中一(yi)般選擇室溫(wen)。

2．6 廢水初始Zn2+濃度(du)對吸附效果(guo)的影響

配制初始Zn2+濃(nong)度分(fen)別(bie)為3．81、6．35、9．53、12．7、15．24、19．05mg/L的廢(fei)(fei)水，各(ge)取100mL廢(fei)(fei)水于6個250mL燒杯(bei)中，再(zai)分(fen)別(bie)加入質量濃(nong)度為0．25g/L的沸石(shi)，攪(jiao)拌50min，取上(shang)清液分(fen)析(xi)，試驗結果見圖(tu)5。

從圖(tu)5可以(yi)看(kan)出(chu)，隨著Zn2+濃(nong)度的(de)增(zeng)加(jia)，吸(xi)(xi)附(fu)效果有(you)所下降。因為原水中Zn2+濃(nong)度很大，而(er)沸石的(de)吸(xi)(xi)附(fu)容量有(you)限，使(shi)得出(chu)水不(bu)能(neng)達到排放標準。同時也(ye)說(shuo)明(ming)了(le)高(gao)濃(nong)度的(de)含鋅廢(fei)水不(bu)能(neng)直接用吸(xi)(xi)附(fu)法處理，而(er)需要先進(jin)行化學沉降再(zai)進(jin)行吸(xi)(xi)附(fu)處理。

3·結(jie)論

(1)采用化(hua)學沉降和沸(fei)石(shi)吸(xi)附(fu)組合工藝處理(li)高濃度含(han)Zn廢(fei)水，避免了化(hua)學沉降法的弊端，同時利用豐富廉價的沸(fei)石(shi)礦(kuang)物(wu)資(zi)源作為吸(xi)附(fu)材料，提高了處理(li)效果，達到排放標(biao)準。

(2)沸(fei)石對水(shui)相中(zhong)鋅(xin)(xin)離(li)(li)子具有良好(hao)的吸附性能，廢水(shui)pH值(zhi)是影(ying)響處理(li)效果(guo)最(zui)重要(yao)的因素，隨著pH逐漸增加，鋅(xin)(xin)離(li)(li)子的去(qu)除率不斷增大(da)。當pH為9．5時鋅(xin)(xin)離(li)(li)子去(qu)除率最(zui)高(gao)，考(kao)慮到出水(shui)pH值(zhi)應該在6～9之間(jian)，所以(yi)將pH值(zhi)調至6～9為宜。

(3)溫度對處理(li)效(xiao)果有一定的影響，考慮運行(xing)成本，采用(yong)室溫即(ji)可。

(4)對于(yu)100mL經化(hua)學沉(chen)降處(chu)理后的(de)廢水，沸石的(de)最佳吸附時(shi)間(jian)為50min，吸附劑的(de)最佳用量為2．5g/100mL。

(5)Zn2+的(de)去除率隨著廢水Zn2+初始質量濃(nong)度的(de)增加(jia)(jia)而呈下降(jiang)趨勢。高濃(nong)度的(de)含鋅廢水需要先加(jia)(jia)入質量百分比為10%的(de)氫氧(yang)化(hua)(hua)鈉進(jin)行(xing)化(hua)(hua)學(xue)沉降(jiang)，投加(jia)(jia)量為3．7mL/100mL，處理后的(de)Zn2+的(de)濃(nong)度為6．6mg/L。

(6)經化學沉降預處理后廢水(shui)中鋅離子的去除率最高(gao)可達88．8%，剩余(yu)濃度為0．47mg/L，遠低于(yu)國家(jia)污水(shui)綜(zong)合排放標準(GB8978－2002)的一級標準。

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