几种联合工艺处理含铜废水综述
时间：2021-02-05 04:01:12 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：介绍了几种联合技术处理含铜废水的方法，包括多级化学法联合工艺、化学法-物化法联合工艺、化学/物化法-生物法联合工艺。
关键词： 含铜废水; 联合工艺; 学法; 物化法; 生物法
中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1007-0370（2011）04-0133-02
前言
含铜废水主要来源于电镀、冶金、电子及酸洗铜杆等工业的生产废水。作为生命必要的微量元素，铜本身毒性很小，但高浓度铜会引起人体、低等动物和农作物中毒。开展含铜废水治理工作，可保护环境，回收金属资源，实现废水循环利用，具有重要的环境效益，经济效益和社会效益。
目前国内外处理含铜废水的方法主要有化学法、物化法和生物法。关于化学法处理含铜废水的研究较多，主要有沉淀法、置换法、电解法。物化法主要有离子交换法、反渗透法、吸附法、溶剂萃取法等。但单一处理技术在实际废水处理中常常存在不足，处理效果并不理想，如何采用联用技术，将各处理单元有机组合，实现优势互补具有重要的意义和发展前景。
1 几种联合技术处理含铜废水
1.1 多级化学法联合工艺
1.1.1 多级化学沉淀法 化学沉淀法在目前国内外研究较多，具有运行简便，处理效果好，可回收重金属等优点。常用的方法主要有，碱中和法、硫化物沉淀法，混凝沉淀法、铁氧化体沉淀等，近年来新型高效金属沉淀剂的开发成为研究热点。
当废水中含有多种金属离子时，宜采用多级沉淀法，控制不同反应条件使金属离子得到沉淀分离。曾小君［1］联合采用中和沉淀法、混凝沉淀和硫化沉淀法处理印制电路板生产厂含铜废水，处理后废水中Cu2+的质量浓度小于0.5 mg·L-1。
铁氧体沉淀法可一次性处理多种重金属离子废水，金属离子与铁氧体所形成的共沉物化学性质稳定，表面活性大，吸附性能好，颗粒均匀。王佑荣［2］等采用化学沉淀-铁氧化体的方法处理含锡、铜、锌、镍等多种金属废液，先采用化学沉淀法分离沉淀出锡、铜；再用铁氧体法沉淀滤液中的锌、镍离子，锌、镍离子浓度分别由处理前100mg/L、200 mg/L降低到0.023 mg/L和0.11 mg/L。
当废水中含有特定有毒有害物质时，可先沉淀掩蔽废水中有毒有害物质，然后再沉淀回收金属物质。尹敬群等［3］对某铜冶炼厂的含重金属、氟、砷等有毒、有害元素较多的酸性废水，进行了石膏化2硫化处理，投加石灰石粉去除氟、砷、硫酸等有害物质，然后投加Na2S溶液沉淀金属离子，上清液再经过絮凝沉淀处理，出水达到国家一级排放标准。
1.1.2 多级氧化还原法 电镀含铜废水中，常投加一些氨三乙酸、乙二胺、酒石酸盐、有机磷酸等络合剂，其与铜等金属离子形成的络合物结构稳定，增加了污水处理难度 ［4］，一般常采用氧化还原剂进行破乳，使铜离子游离出来，再进行去除。常用的氧化剂有NaClO、Fenton试剂等，常用的还原剂有铁粉还原法，铝催化还原法等。
Fenton氧化法是一种的有效破络方法，该法由Fe2+催化H2O2，产生氧化能力极强的·OH自由基，可在释放被络合的金属离子的同时，降低废水中难降解有机物含量。铁粉还原法原理是向酸性废水中，投加化学性质活泼的铁粉作还原剂，置换出铜，然后升高PH值，形成Fe(OH)3与铜共沉淀，达到去除铜等金属离子作用。铝催化还原法原理为在强碱性条件下，金属铝容易失去电子，形成Al(OH)3胶体沉淀，Al(OH)3更进一步与游离的OH-结合形成［Al(OH)6］3-，铜离子获得电子，被还原成为元素态铜。在络合铜废水治理中，使用铝催化还原法国外研究较多，国内尚处于起步阶段。
金洁蓉［5］采用铁粉还原-Fenton氧化工艺处理络合铜工业废水，研究表明，在初始Cu(Ⅱ)浓度为50 mg/L，初始pH=3的体系中加入过量铁粉，H2O2投加量控制在H2O2∶COD=1.5∶1(质量比)，反应30 min后在pH=9的条件下沉淀，废水的COD去除率为86.5%，Cu(Ⅱ)去除率为99.9%，处理水达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)要求。
1.2 化学法-物化法联合工艺
随着污水排放标准的日益提高，以及废水资源回用的迫切要求，膜分离技术、离子交换技术、吸附技术等物化法处理技术因具有高效的处理能力、优越的出水水质、环境效益好、能耗低等优点，在污水处理领域正发挥着举足轻重的作用。由于实际废水水质复杂，一般采用化学法作为预处理工艺单元，物化法作为深度处理单元，提高出水水质。化学法-物化法联合工艺在污水处理方面具有广阔的应用前景。
1.2.1 沉淀-吸附法 物理吸附方法处理含铜等重金属离子的废水，因具有吸附材料便得容易，成本低，去除率高而一直受到人们的青睐。常用的吸附剂有：活性炭、沸石、天然腐植酸类物质、壳聚糖，以及近来学者们研究开发的成本低廉、吸附效率高的新型吸附剂。但吸附法处理含铜废水存在吸附质吸附饱和及再生问题，以及需要对吸附的金属离子进行解析回收，所以一般将其利用在低浓度含铜废水处理中。对于处理高浓度含铜废水，可先通过化学方法沉淀去除大部分铜，再通过吸附法对出水进行深度处理，这样可以延长吸附质的使用周期，避免对其频繁解析再生。
1.2.2 电解-电渗析联合工艺 电解法适合处理高浓度重金属废水（铜质量浓度大于1g/L），可以回收金属，经济效益好。但电解法直接处理低浓度的含铜废水，电流效率较低、出水水质差。电渗析法可以对低浓度废水中的金属离子进行浓缩回收，并对废水进行脱盐处理。电解-电渗析联合工艺正是结合了电解和电渗析的优点，克服两者缺点，可实现铜的回收和水资源的再利用。
刘艳艳等人［6］采用电解-电渗析方法处理酸性镀铜废水，在U = 4 .5 V，ρ(Cu2+)进水为500 mg/L时，铜最高回收率为70%。电解后尾液再经电渗析继续处理，铜的去除率约为98%，浓水的浓缩倍数在2以上，可再进行电解回收，经X-射线衍射仪观察，回收铜几乎为100%。
1.2.3 化学法与膜分离技术联合工艺 膜分离技术主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透，其中微滤和超滤不具备脱盐功能，而纳滤和反渗透具有高效的脱盐功能，但对进水水质要求严格。在实际污水处理中，纳滤和反渗透除盐工艺一般需选择合适的预处理工序，使得重金属污染废水治理成本较高。现在众多学者将研究的热点转向通过某种方法改变重金属离子在水中存在的状态，使其能被微滤膜或超滤膜截留，与纳滤和反渗透除盐相比该方法可降低投资和运行成本。
1968年Michaels首先提出水溶性聚合物键合金属离子超滤法［7］，基于含氮、硫、磷和羰基功能团的聚合物及它们的衍生物能与大多数的重金属离子络合，当这些聚合物的相对分子质量大于超滤膜的切割相对分子质量时，聚合物及其络合的重金属离子被截留，而未络合的离子可以透过膜，从而实现重金属分离［8］。常用的络合剂有聚丙烯酸钠、壳聚糖（CTS）、二乙基氨基纤维素、聚亚乙基亚胺等。通过聚合物对金属离子的选择性络合，实现络合-超滤/微滤技术对不同金属离子的分离。邱运仁等［9］采用聚丙烯酸钠为络合剂，与超滤膜联合，在溶液pH=6、聚合物/金属离子质量比（P/M）为22条件下，Cu2+的截留率达到97%以上。Bodzek等［10］采用聚丙烯酸（PAA）对Cu2+、Ni2+、Zn2+的络合行为，用聚己内酰胺膜在适宜pH条件下处理实际废水，金属离子截留率可达到85%-97%。
