電鍍廢水的處理與回用對節(jié)約水資源以及保護環(huán)境起著至關重要的作用。本文綜述了各種電鍍廢水處理技術的優(yōu)缺點,以及一些新材料在電鍍廢水處理上的應用。 四、離子交換法 離子交換法是利用離子交換劑對廢水中的有害物質(zhì)進行交換分離,常用的離子交換劑有腐殖酸物質(zhì)、沸石、離子交換樹脂、離子交換纖維等。離子交換的運行操作包括交換、反洗、再生、清洗四個步驟。 此方法具有操作簡單、可回收利用重金屬、二次污染小等特點,但離子交換劑成本高,再生劑耗量大。 研究強酸性離子交換樹脂對含鎳廢水的處理工藝條件及鎳回收方法。結(jié)果表明:pH為6~7有利于強酸性陽離子交換樹脂對鎳離子的去除。離子交換除鎳的適宜溫度為30℃,適宜流速為15BV/h(即每小時l5倍樹脂床體積)。適宜的脫附劑為10%鹽酸,脫附液流速為2BV/h。前4.6BV脫附液可回用于配制電鍍槽液,平均鎳離子質(zhì)量濃度達18.8g/L。 Mei.1ingKong等研究了CHS—l樹脂對cr(VI)的吸附能力,發(fā)現(xiàn)Cr(VI)在低濃度時,樹脂的交換吸附率是由液膜擴散和化學反應控制的。CHS一1樹脂對Cr(VI)的最佳吸附pH為2~3,在298K下其飽和吸附能力為347.22mg/g。CHS一1樹脂可以用5%的氫氧化鈉溶液和5%氯化鈉溶液來洗脫,再生后吸附能力沒有明顯的下降。 使用鈦酸酯偶聯(lián)劑將1一Fe203與丙烯酸甲酯共聚,在堿性條件下進行水解,制備出磁性弱酸陽離子交換樹脂NDMC一1。 通過對重金屬Cu的吸附研究發(fā)現(xiàn),NDMC—l樹脂粒徑較小、外表面積大,因而具有較快的動力學性能。 五、蒸發(fā)濃縮法 蒸發(fā)濃縮法是通過加熱對電鍍廢水進行蒸發(fā),使液體濃縮達到回用的效果。一般適用于處理含鉻、銅、銀、鎳等重金屬濃度高的廢水,用其處理濃度低的重金屬廢水時耗能大,不經(jīng)濟。 在處理電鍍廢水中,蒸發(fā)濃縮法常常與其他方法一起使用,可實現(xiàn)閉路循環(huán),效果不錯,比如常壓蒸發(fā)器與逆流漂洗系統(tǒng)聯(lián)合使用。蒸發(fā)濃縮法操作簡單,技術成熟,可實現(xiàn)循環(huán)利用,但是濃縮后的干固體處置費用大,制約了它的應用,目前一般只作為輔助處理手段。 六、生物處理技術 生物處理法是利用微生物或者植物對污染物進行凈化,該方法運行成本低,污泥量少,無二次污染,對于水量大的低濃度電鍍廢水來說是不二之選。生物法主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法和植物修復法。 1.生物絮凝法 生物絮凝法是一種利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進行絮凝沉淀來凈化水質(zhì)的方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生并分泌到細胞外、具有絮凝活性的代謝物,能使水中膠體懸浮物相互凝聚、沉淀。 生物絮凝劑與無機絮凝劑和合成有機絮凝劑相比,具有處理廢水安全無毒、絮凝效果好、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點,但其存在活體生物絮凝劑不易保存,生產(chǎn)成本高等問題,限制了它的實際應用。目前大部分生物絮凝劑還處在探索研究階段。 生物絮凝劑可以分為以下三類: (1) 直接利用微生物細胞作為絮凝劑,如一些細菌、放線菌、真菌、酵母等。 (2) 利用微生物細胞壁提取物作為絮凝劑。微生物產(chǎn)生的絮凝物質(zhì)為糖蛋白、黏多糖、蛋白質(zhì)等高分子物質(zhì),如酵母細胞壁的葡聚糖、Ⅳ-乙酰葡萄糖胺、絲狀真菌細胞壁多糖等都可作為良好的生物絮凝劑。 (3) 利用微生物細胞代謝產(chǎn)物的絮凝劑。代謝產(chǎn)物主要有多糖、蛋白質(zhì)、脂類及其復合物等。 近年來報道的生物絮凝劑主要為多糖類和蛋白質(zhì)類,前者有ZS一7、ZL—P、H12、DP。152等,后者有MBF—W6、NOC—l等。陶穎等]利用假單胞菌Gx4—1胞外高聚物制得的絮凝劑對cr(Ⅳ)進行了絮凝吸附研究。 其研究結(jié)果表明,在適宜條件下Or(Ⅳ)的去除率可達51%。研究枯草芽孢桿菌NX一2制備的生物絮凝劑v一聚谷氨酸(T-PGA)對電鍍廢水的處理效果,實驗證明,T-PGA能有效地去除Cr3+、Ni等重金屬離子。 2.生物吸附法 生物吸附法是利用生物體自身的化學結(jié)構(gòu)或成分特性來吸附水中的重金屬,然后通過固液分離,從水中分離出重金屬。 可以從溶液中分離出重金屬的生物體及其衍生物都叫做生物吸附劑。生物吸附劑主要有生物質(zhì)、細菌、酵母、霉菌、藻類等。該方法成本低,吸附和解析速率快,易于回收重金屬,具有選擇性,前景廣闊。 研究各種因素對枯草芽胞桿菌吸附電鍍廢水中Cd效果的影響,結(jié)果表明:pH為8、吸附劑用量為10g/L(濕重)、攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為800r/min、吸附時間為10min的條件下,廢水中鎘的去除率達93%以上。 吸附鎘后的枯草芽胞桿菌細胞膨大,色澤變亮,細胞之間相互粘連。Cd2+與細胞表面的鈉進行了離子交換吸附。 殼聚糖是一種堿性天然高分子多糖,由海洋生物中甲殼動物提取的甲殼素經(jīng)過脫乙?;幚矶玫?,可以有效地去除電鍍廢水中的重金屬離子。 通過乳化交聯(lián)法制備了磁性二氧化硅納米顆粒組成的殼聚糖微球,然后用乙二胺和縮水甘油基三甲基氯化反應的季銨基團改性,所得生物吸附劑具有很高的耐酸性和磁響應。 用它來去除酸性廢水中的cr(VI),在pH為2.5、溫度為25℃的條件下,最大吸附能力為233.1mg/g,平衡時間為40~120min[取決于初始Cr(VI)的濃度。使用0.3mol/LNaOH和0.3mol/LNaC1的混合液進行吸附劑再生,解吸率達到95.6%,因此該生物吸附劑具有很高的重復使用性。 3.生物化學法 生物化學法是指微生物直接與廢水中的重金屬進行化學反應,使重金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶性的物質(zhì)而被去除。 從電鍍廢水中篩選分離出3株可以高效降解自由氰根的菌種,在最佳條件下可以將80mg/L的CN一去除到0.22mg/L。研究發(fā)現(xiàn),有許多可以將cr(VI)還原成低毒cr(III)的微生物,如無色桿菌、土壤細菌、芽孢桿菌、脫硫弧菌、腸桿菌、微球菌、硫桿菌、假單胞菌等,其中除了大腸桿菌、芽孢桿菌、硫桿菌、假單胞菌等可以在好氧條件下還原Cr(VI),其余大部分菌種只能在厭氧條件下還原cr(VI)。 R.S.Laxman等發(fā)現(xiàn)灰色鏈霉菌能在24~48h內(nèi)把cr(VI)還原成cr(III),并能夠?qū)r(III)顯著地吸收去除。中科院成都生物研究所的李福、吳乾菁等從電鍍污泥、廢水及下水道鐵管內(nèi)分離篩選出35株菌種,并獲得了SR系列復合功能菌,該功能菌具有高效去除Cr(VI)和其他重金屬的功效,并在此基礎上進行了工程應用,取得較好的效果。 4.植物修復法 植物修復法是利用植物的吸收、沉淀、富集等作用來處理電鍍廢水中的重金屬和有機物,達到治理污水、修復生態(tài)的目的。 該方法對環(huán)境的擾動較少,有利于環(huán)境的改善,而且處理成本低。人工濕地在這方面起著重要的作用,是一種發(fā)展前景廣闊的處理方法。 李氏禾是一種可富集金屬的水生植物,在去除水中重金屬方面具有很大的潛力。在人工濕地種植了李氏禾,用以處理含鉻、銅、鎳的電鍍廢水,使它們的含量分別降低了84.4%、97.1%和94_3%。當水力負荷小于0.3m/(m2·d1時,出水中的重金屬濃度符合電鍍污染物排放標準的要求;當進水鉻、銅和鎳的濃度為5、10和8mg/L時,仍能達標排放。 可見用李氏禾處理中低濃度的電鍍廢水是可行的。質(zhì)量平衡表明,鉻、銅和鎳大部分保留在人工濕地系統(tǒng)的沉積物中。
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