章龔鴻,殷若愚

(1.江西明森環(huán)?？萍加邢薰?江西 南昌 330000；2.江西理工大學(xué) 江西省礦冶環(huán)境污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 贛州 341000)

選礦廢水普遍含有多種重金屬[1-2]，其濃度低、毒性強(qiáng)且不能被生物降解，對(duì)生態(tài)環(huán)境及人體健康造成危害[3-4]。根據(jù)礦物種類不同，選礦廢水中含有的重金屬元素也差異較大，主要含有鎘、銅、鋅等離子的一種或多種[5-6]。因絮凝沉淀法具有去除效果好、方法簡(jiǎn)便、易操作、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，目前常用于含重金屬?gòu)U水的處理[7-1]。其原理是絮凝劑在廢水中產(chǎn)生壓縮雙電子層效應(yīng)，使廢水中的重金屬離子脫穩(wěn)，同時(shí)絮凝劑在水中發(fā)生水解反應(yīng)形成大的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與廢水中脫穩(wěn)狀態(tài)的重金屬離子相互粘結(jié)凝聚，形成的絮凝體和礬花長(zhǎng)大到一定體積后即在重力作用下脫離水相沉淀，從而去除廢水中的重金屬離子，達(dá)到水處理的效果[12-14]。但溶液pH值、絮凝劑種類對(duì)絮凝效果的影響較大[15-17]。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

采用銅、鋅、鎘的硝酸鹽配制模擬重金屬選礦廢水。

選用聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)作為實(shí)驗(yàn)用絮凝劑。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

①室溫下，將初始濃度分別為100 mg/L的含兩種Cd2+、Cu2+、Zn2+模擬選礦廢水置于燒杯中；

② 室溫下，將初始濃度分別為100 mg/L的含三種Cd2+、Cu2+、Zn2+模擬選礦廢水置于燒杯中；

而后用HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)廢水pH值為4～9后，分別加入1 g/L的單一絮凝劑，先以300 r/min快速攪拌2 min，再以150 r/min慢速攪拌10 min，最后靜置沉淀10min，過(guò)濾，采用原子吸收分光光度計(jì)[30]測(cè)定濾液中Cd2+、Cu2+、Zn2+含量。

空白試驗(yàn)指的是僅僅調(diào)節(jié)pH值，不加任何絮凝劑的情況。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 含兩種重金屬離子廢水處理效果

從圖1可以看出，無(wú)論對(duì)于含Cu-Zn廢水、Cu-Cd廢水，還是Zn-Cd廢水，絮凝劑PAM的處理效果均比PAC、PFS更好。另外，溶液初始pH值對(duì)重金屬離子的處理效果影響很大。當(dāng)pH值<7時(shí)，加入PAM后Cu2+的去除率較高；當(dāng)pH值<8時(shí)，三種絮凝劑對(duì)Zn2+的去除效果相當(dāng)，當(dāng)繼續(xù)提高溶液pH值，空白和加入PAM后Zn2+的去除率逐漸增大；當(dāng)pH值<9時(shí)，三種絮凝劑對(duì)Cd2+的去除效果相當(dāng)，繼續(xù)提高溶液pH值，空白和加入PAM后Cd2+的去除率逐漸增大。因此，當(dāng)同時(shí)含Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8時(shí)，大部分Cu2+、Zn2+以氫氧化物沉淀的形式出現(xiàn)，當(dāng)溶液pH值<8時(shí)，加入PAM同時(shí)去除Cu2+、Zn2+的效果最好；當(dāng)同時(shí)含Cu2+、Cd2+溶液pH值<9時(shí)，空白情況下能使Cu2+、Cd2+同時(shí)以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)；當(dāng)溶液pH值<9時(shí)，空白情況下能使Zn2+、Cd2+同時(shí)以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)。

圖1 不同pH值條件下不同絮凝劑處理含兩種重金屬?gòu)U水

2.2 含三種重金屬離子廢水處理效果

圖2 不同pH值條件下不同絮凝劑處理含三種重金屬?gòu)U水

從圖2可以看出，對(duì)于含Cd-Cu-Zn廢水，絮凝劑PAM的處理效果均比PAC、PFS更好。另外，當(dāng)同時(shí)含Cd2+、Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8時(shí)，空白情況下能使Cd2+、Cu2+、Zn2+同時(shí)以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)；當(dāng)溶液pH值<8時(shí)，加入PAM對(duì)同時(shí)去除Cd2+、Cu2+、Zn2+的效果最好。

3 結(jié)論

(1)不同絮凝劑處理含兩種模擬重金屬離子廢水實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：無(wú)論對(duì)于含Cu-Zn廢水、Cu-Cd廢水，還是Zn-Cd廢水，絮凝劑PAM的處理效果均比PAC、PFS更好。當(dāng)同時(shí)含Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8時(shí)，大部分Cu2+、Zn2+以氫氧化物沉淀的形式出現(xiàn)，當(dāng)溶液pH值<8時(shí)，加入PAM同時(shí)去除Cu2+、Zn2+的效果最好；當(dāng)同時(shí)含Cu2+、Cd2+溶液pH值<9時(shí)，空白情況下能使Cu2+、Cd2+同時(shí)以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)；當(dāng)溶液pH值<9時(shí)，空白情況下能使Zn2+、Cd2+同時(shí)以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)。

(2)不同絮凝劑處理含三種模擬重金屬離子廢水實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：絮凝劑PAM的處理效果均比PAC、PFS更好。另外，當(dāng)同時(shí)含Cd2+、Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8時(shí)，空白情況下能使Cd2+、Cu2+、Zn2+同時(shí)以氫氧化物沉淀的形式呈現(xiàn)；當(dāng)溶液pH值<8時(shí)，加入PAM對(duì)同時(shí)去除Cd2+、Cu2+、Zn2+的效果最好。