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海泡石污水处理应用

发布时间:2023-01-06 22:41:46

⑴ 海泡石纤维主要用途有哪些

海泡石纤维是一种天然矿物纤维,是海泡石矿物的纤维状变种,称之为α-海泡石。应用领域也十分广泛,而经过提纯、超细加工、改性等一系列处理的海泡石,可作为吸附剂、净化剂、除臭剂、补强剂、悬浮剂、触变剂、填充剂等应用于水处理、催化、橡胶、涂料、化肥、饲料等工业方面。除此之外,海泡石较好的抗盐性能和耐高温性能使其作为钻井优质泥浆原料应用于石油钻井、地热钻井等方面。

⑵ 含重金属废水处理的处理方法

含重金属废水处理使用膜处理技术:

  1. 膜处理技术主要是微滤、超滤纳滤反渗透

  2. 其中纳滤可以浓缩废水中金属离子、盐类等,反渗透可以膜截留金属离子和有机添加剂,而让水分子透过膜,而达到分离、浓缩目的。

  3. 含重金属废水进入处理系统,根据需要,经过复合试剂预处理,减少其它离子对膜系统的影响,之后通过纳滤膜、反渗透膜实现物料分离、浓缩。

  4. 本系统设置多套纳滤装置,既可以辅助实现浓缩倍数的要求,也可以切换实现出水重金属离子实现达标排放的要求。

重金属废水来源及其处理原则:

  1. 重金属废水主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水。废水中重金属的种类、含量及存在形态随不同生产企业而异。由于重金属不能分解破坏,而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态。

  2. 例如,经化学沉淀处理后,废水中的重金属从溶解的离子形态转变成难溶性化台物而沉淀下来,从水中转移到污泥中;经离子交换处理后,废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上,经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。

  3. 因此,重金属废水处理原则是:首先,最根本的是改革生产工艺.不用或少用毒性大的重金属。其次是采用合理的工艺流程、科学的管理和操作,减少重金属用量和随废水流失量,尽量减少外排废水量。

⑶ 核废水排入大海的危害

核废水排入大海的危害:

第一,影响海洋动物生存,造成海洋动物死亡,第二,放射性物质可能会导致物种变异,影响当地环境,第三,放射性物质会导致疾病的发生,威胁人体健康。

污水处理:

1、化学沉淀法

化学沉淀法是将沉淀剂与废水中微量的放射性核素发生共沉淀作用的方法。废水中放射性核素的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等化合物大都是不溶性的,因而能在处理中被除去。

化学处理的目的是使废水中的放射性核素转移并浓集到小体积的污泥中去,而使沉积后的废水剩余很少的放射性,从而能够达到排放标准。

2、吸附法

活性炭有很强吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,价格贵,应用受到限制。近年来,逐渐开发出有吸附能力的多种吸附剂材料。

有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用多次,吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Co、Ag有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。

⑷ 高人详细介绍下污水处理中的化学除磷的工艺和方法有哪些

磷的去除有化学除磷生物除磷两种工艺,生物除磷是一种相对经济的除磷方法,但由于该除磷工艺目前还不能保证稳定达到0.5mg/l出水标准的要求,所以要达到稳定的出水标准,常需要采取化学除磷措施来满足要求。
化学除磷是通过化学沉析过程完成的,化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂,其与污水中溶解性的盐类,如磷酸盐混合后,形成颗粒状、非溶解性的物质,这一过程涉及的是所谓的相转移过程,反应方程举例如式1。实际上投加化学药剂后,污水中进行的不仅仅是沉析反应,同时还进行着化学絮凝反应,所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。
FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl 式1
污水沉析反应可以简单的理解为:水中溶解状的物质,大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程,絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程,所以絮凝不是相转移过程。
在污水净化工艺中,絮凝和沉析都是极为重要的,但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果,而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换,则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后,一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐,也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。另一方面,随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物,使稳定的胶体脱稳,通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固—液分离步骤,得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥),达到化学除磷的目的。
根据化学沉析反应的基础,为了生成磷酸盐化合物,用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙(熟石灰)。许多高价金属离子药剂投加到污水中后,都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物。出于经济原因,用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。二价铁盐仅当污水中含有氧,能被氧化成三价铁盐时才能使用。Fe2+在实际中为了能被氧化常投加到曝气沉砂池或采用同步沉析工艺投加到曝气池中,其效果同使用Fe3+一样,反应式如式2、3。
Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6~7 式2
Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5~5.5 式3
与沉析反应相竞争的反应是金属离子与OH的反应,所以对于各种不同的金属盐产品应注意的是金属的离子量,反应式如式4、5。
Al3++3OH-→Al(OH)3↓ 式4
Fe3++3OH-→Fe(OH)3 式5
金属氢氧化物会形成大块的絮凝体,这对于沉析产物的絮凝是有利的,同时还会吸附胶体状的物质、细微悬浮颗粒。需要注意的是有机物在以化学除磷为目的化学沉析反应中的沉析去除是次要的,但在分离时有机性胶体以及悬浮物的凝结在絮凝体中则是决定性的过程。
沉析效果是受PH值影响的,金属磷酸盐的溶解性同样也受PH的影响。对于铁盐最佳PH值范围为5.0~5.5,对于铝盐为6.0~7.0,因为在以上PH值范围内FePO4或AIPO4的溶解性最小。另外使用金属盐药剂会给污水和污泥处理还会带来益处,比如会降低污泥的污泥指数,有利于沼气脱硫等。
由于金属盐药剂的投加会使污水处理厂出水中的Cl-或SO2-4离子含量增加。如果沉析药剂溶液中另外含有酸的话,则需特别加以注意。
投加金属盐药剂后相应会降低污水的碱度,这也许会对净化产生不利影响。当在同步沉析工艺中使用硫酸铁时,必须考虑对硝化反应的影响。
另外,如果污水处理厂污泥用于农业,使用金属盐药剂除磷时必须考虑铝或者铁负荷对农业的影响。
除了金属盐药剂外,氢氧化钙也用作沉析药剂。在沉折过程中,对于不溶解性的磷酸钙的形成起主要作用的不是Ca2+,而是OH-离子,因为随着pH值的提高,磷酸钙的溶解性降低,采用Ca(OH)2除磷要求的pH值为8.5以上。磷酸钙的形成是按反应式6进行的:
5Ca2++3po43-+OH-→Ca5(PO4)3OH↓ pH ≥8.5 式6
但在pH值为8.5到10.5的范围内除了会产生磷酸钙沉析外,还会产生碳酸钙,这也许会导致在池壁或渠、管壁上结垢,反应式如式7。
Ca2++CO32-→CaCO3 式7
与钙进行磷酸盐沉析的反应除了受到PH值的影响,另外还受到碳酸氢根浓度(碱度)的影响。在一定的PH值惰况下,钙的投加量是与碱度成正比的。
对于软或中硬的污水,采用钙沉析时,为了达到所要求的PH值所需要的钙量是很少的,具有强缓冲能力的污水相反则要求较大的钙投加量。
化学沉析工艺是按沉析药剂的投加地点来区分的,实际中常采用的有:前沉析、同步沉析和后沉析或在生物处理之后加絮凝过滤
(1)前沉析
前沉析工艺的特点是沉析药剂投加在沉砂池中,或者初次沉淀池的进水渠(管)中,或者文丘里渠(利用涡流)中。其一般需要设置产生涡流的装置或者供给能量以满足混合的需要。相应产生的沉析产物(大块状的絮凝体)则在一次沉淀池中通过沉淀而被分离。如果生物段采用的是生物滤池,则不允许使Fe2+药剂,以防止对填料产生危害(产生黄锈)。
前沉析工艺(如图2所示)特别适合于现有污水处理厂的改建(增加化学除磷措施),因为通过这一工艺步骤不仅可以去除磷,而且可以减少生物处理设施的负荷。常用的沉析药剂主要是生灰和金属盐药剂。经前沉析后剩余磷酸盐的含量为1.5-2.5mg/1,完全能满足后续生物处理对磷的需要。
(2)同步沉析
同步沉析是使用最广泛的化学除磷工艺,在国外约占所有化学除磷工艺的50%。其工艺是将沉析药剂投加在曝气池出水或二次沉淀池进水中,个别情况也有将药剂投加在曝气池进水或回流污泥渠(管)中。目前很多污水厂都采用,如广州大坦沙污水处理厂三期就是采用的同步沉析,加药对活性污泥的影响比较小。
(3)后沉析
后沉析是将沉析、絮凝以及被絮凝物质的分离在一个与生物设施相分离的设施中进行,因而也就有二段法工艺的说法。一般将沉析药剂投加到二次沉淀池后的一个混合池(M池)中,并在其后设置絮凝池(F池)和沉淀池(或气浮池)。
对于要求不严的受纳水体,在后沉析工艺中可采用石灰乳液药剂,但必须对出水PH值加以控制,比如采用沼气中的CO2进行中和。
采用气浮池可以比沉淀池更好地去除悬浮物和总磷,但因为需恒定供应空气而运转费用较高。

⑸ 重金属离子废水的处理方法

化学法
化学法主要包括化学沉淀法和电解法,主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理,化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。 吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择,传统吸附剂是活性炭。活性炭有很强吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,价格贵,应用受到限制。近年来,逐渐开发出有吸附能力的多种吸附材料。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr 6+的去除率达到99%,出水中Cr 6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前景。

⑹ 污水处理需要化学原理吗

需要!

按原理可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类。
物理处理法:利用物理作用专分属离污水中呈悬浮状态的固体污染物质的处理方法,主要有筛滤法(格栅、筛网)、沉淀法(沉砂池、沉淀池)、气浮法、过滤法(快滤池、慢滤池等)和反渗透法(有机高分子半渗透膜)等。
化学处理法:利用化学反应分离污水中的污染物质的处理方法,主要有中和、电解、氧化还原和电渗析、气提、吸附、吹脱、萃取等。
生物处理法:利用微生物的代谢作用,使污水中呈溶解性、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质的处理方法。主要可分为两大类:利用好氧微生物作用的好氧氧化法和利用厌氧微生物作用的厌氧还原法。好氧氧化法广泛用于处理城市污水,主要有活性污泥法(氧化沟、曝气池等),生物膜法(生物转盘、生物滤池、接触氧化法等);厌氧还原法主要有厌氧塘,污泥的厌氧消化池等。
处理后的污水不仅环保,还可以回收作为原料!

⑺ 重金属废水怎么处理

目前,重金属废水处理的方法大致可以分为三大类:(1)化学法;(2)物理处理法;(3)生物处理法。
化学法
化学法主要包括化学沉淀法和电解法,主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理,化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。
2.1.1化学沉淀法
化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物,通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。由于受沉淀剂和环境条件的影响,沉淀法往往出水浓度达不到要求,需作进一步处理,产生的沉淀物必须很好地处理与处置,否则会造成二次污染。
2.1.2电解法
电解法是利用金属的电化学性质,金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来,然后加以利用。电解法主要用于电镀废水的处理,这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低。所以,电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。
物理处理法
物理处理法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。
2.2.1溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液液接触,可连续操作,分离效果较好。使用这种方法时,要选择有较高选择性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。
2.2.2离子交换法
离子交换法是重金属离子与离子交换剂进行交换,达到去除废水中重金属离子的方法。常用的离子交换剂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂等。几年来,国内外学者就离子交换剂的研制开发展开了大量的研究工作。随着离子交换剂的不断涌现,在电镀废水深度处理、高价金属盐类的回收等方面,离子交换法越来越展现出其优势。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法,处理容量大,出水水质好,可回收重金属资源,对环境无二次污染,但离子交换剂易氧化失效,再生频繁,操作费用高。
2.2.3膜分离技术
膜分离技术是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法,包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法,实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。上述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。
2.2.4吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择,传统吸附剂是活性炭。活性炭有很强吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,价格贵,应用受到限制。近年来,逐渐开发出有吸附能力的多种吸附材料。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr 6+的去除率达到99%,出水中Cr 6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前景。
生物处理法
生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,包括生物吸附、生物絮凝、植物修复等方法。
2.3.1生物吸附
生物吸附法是指生物体借助化学作用吸附金属离子的方法。藻类和微生物菌体对重金属有很好的吸附作用,并且具有成本低、选择性好、吸附量大、浓度适用范围广等优点,是一种比较经济的吸附剂。用生物吸附法从废水中去除重金属的研究,美国等国家已初见成效。有研究者预处理假单胞菌的菌胶团后,将其固定在细粒磁铁矿上来吸附工业废水中Cu,发现当浓度高至100 mg/L时,除去率可达96%,用酸解吸,可以回收95%铜,预处理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足,例如吸附容量易受环境因素的影响,微生物对重金属的吸附具有选择性,而重金属废水常含有多种有害重金属,影响微生物的作用,应用上受限制等,所以还需再进行进一步研究。
2.3.2生物絮凝
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝法的开发虽然不到20年,却已经发现有17种以上的微生物具有较好的絮凝功能,如霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等,并且大多数微生物可以用来处理重金属。生物絮凝法具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝物易于分离等优点,具有广阔的发展前景。
2.3.3植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量, 以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法,它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属,主要有三部分组成:
(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属: (2)利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性,从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散: (3)利用金属积累植物或超积累植物将土
壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类植物、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力主要表现在对重金属具有很强的吸附力。褐藻对Au的吸收量达400mg/g,在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%~90%。浩云涛等分离筛选获得了一株高重金属抗性的椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea),并研究了不同浓度的重金属铜、锌、镍、镉对该藻生长的影响及其对重金属离子的吸收富集作用。结果显示,该藻Zn 和Cd 具有很高的耐受性。对四种重金属的耐受能力依次为锌>镉>镍>铜。该藻对重金属具有很好的去除效果,15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+浓度72h处理,去除率分别达到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可见,此藻类可应用于含重金属废水的处理。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。风眼莲(Eichhoria crassipes Somis)是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。张志杰等的研究结果表明,干重lkg的风眼莲在7~l0d可吸收铅3.797g、镉3.225g。周风帆等的 研究发现风眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。香蒲(Typhao rientaliS Pres1)也是一种净化重金属的优良草本植物,它具有特殊的结构与功能,如叶片成肉质、栅栏组织发达等。香蒲植物长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊结构以抵抗恶劣环境并能自我调节某些生理活动, 以适应污染毒害。招文锐等研究了宽叶香蒲人工湿地系统处理广东韶关凡口铅锌矿选矿废水的稳定性。历时10年的监测结果表明,该系统能有效地净化铅锌矿废水。未处理的废水含有高浓度的有害金属铅、锌、镉经人工湿地后,出水口水质明显改善,其中铅、锌、镉的净化率分别达99.0%,97.%和94.9%,且都在国家工业污水的排放标准之下。此外,还有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
采用木本植物来处理污染水体,具有净化效果好,处理量大,受气候影响小,不易造成二次污染等优点,越来越受到人们的重视。胡焕斌等试验结果表明,芦苇和池杉两种植物对重金属铅和镉都有较强富集能力,而木本植物池杉比草本植物芦苇具有更好的净化效果。周青等研究了5种常绿树木对镉污染胁迫的反应,实验结果表明,在高浓度镉胁迫下,5种树木叶片的叶绿素含量、细胞质膜透性、过氧化氢酶活性及镉富集量等生理生化特性均产生明显变化,其中,黄杨、海桐,杉木抗镉污染能力优于香樟和冬青。以木本植物为主体的重金属废水处理技术,能切断有毒有害物质进入人体和家畜的食物链,避免了二次污染,可以定向栽培,在治污的同时,还可以美化环境,获得一定的经济效益,是一种理想的环境修复方法。

⑻ 工业废水中金属离子的去除方法

1化学沉淀
化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法,包括中和沉法和硫化物沉淀法等。
中和沉淀法
在含重金属的废水中加入碱进行中和反应,使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单,是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点:
(1)中和沉淀后,废水中若pH值高,需要中和处理后才可排放;
(2)废水中常常有多种重金属共存,当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时,pH值偏高,可能有再溶解倾向,因此要严格控制pH值,实行分段沉淀;
(3)废水中有些阴离子如:卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物,因此要在中和之前需经过预处理;
(4)有些颗粒小,不易沉淀,则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。
硫化物沉淀法
加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀后从废水中去除的方法。
与中和沉淀法相比,硫化物沉淀法的优点是:重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低,反应时最佳pH值在7—9之间,处理后的废水不用中和。硫化物沉淀法的缺点是:硫化物沉淀物颗粒小,易形成胶体;硫化物沉淀剂本身在水中残留,遇酸生成硫化氢气体,产生二次污染。为了防止二次污染问题,英国学者研究出了改进的硫化物沉淀法,即在需处理的废水中有选择性的加入硫化物离子和另一重金属离子(该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高)。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解,这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来,同时能够有效地避免硫化氢的生成和硫化物离子残留的问题。
2氧化还原处理
化学还原法
电镀废水中的Cr主要以Cr6+离子形态存在,因此向废水中投加还原剂将Cr6+还原成微毒的Cr3+后,投加石灰或NaOH产生Cr(OH)3沉淀分离去除。化学还原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一,在我国有着广泛的应用,其治理原理简单、操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还原剂的不同,可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。
应用化学还原法处理含Cr废水,碱化时一般用石灰,但废渣多;用NaOH或Na2CO3,则污泥少,但药剂费用高,处理成本大,这是化学还原法的缺点。
铁氧体法
铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含Cr废水中加入过量的FeSO4,使Cr6+还原成Cr3+,Fe2+氧化成Fe3+,调节pH值至8左右,使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应,形成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高,易于固液分离和脱水。铁氧体法除能处理含Cr废水外,特别适用于含重金属离子种类较多的电镀混合废水。我国应用铁氧体法已经有几十年历史,处理后的废水能达到排放标准,在国内电镀工业中应用较多。
铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热(约70oC),能耗较高,处理后盐度高,而且有不能处理含Hg和络合物废水的缺点。
电解法
电解法处理含Cr废水在我国已经有二十多年的历史,具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有30多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术,能减少污泥的生成量,且能回收Cu、Ag、Cd等金属,已应用于废水的治理。不过电解法成本比较高,一般经浓缩后再电解经济效益较好。
近年来,电解法迅速发展,并对铁屑内电解进行了深入研究,利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。
另外,高压脉冲电凝系统()为当今世界新一代电化学水处理设备,对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%—30%;电解时间缩短30%—40%;节省电能达到30%—40%;污泥产生量少;对重金属去除率可达96%一99%。
3溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液一液接触,可连续操作,分离效果较好。使用这种方法时,要选择有较高选择性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。
4吸附法
吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。活性炭装备简单,在废水治理中应用广泛,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,一般用于电镀废水的预处理。腐植酸类物质是比较廉价的吸附剂,把腐植酸做成腐植酸树脂用以处理含Cr、含Ni废水已有成功经验。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr6+的去除率达到99%,出水中Cr6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前暑。
5膜分离法
膜分离法是利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术,包括电渗析、反渗透、膜萃取、超过滤等。用电渗析法处理电镀工业废水,处理后废水组成不变,有利于回槽使用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属离子废水都适宜用电渗析处理,已有成套设备。反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。采用反渗透法处理电镀废水,已处理水可以回用,实现闭路循环。液膜法治理电镀废水的研究报道很多,有些领域液膜法已由基础理论研究进入到初步工业应用阶段,如我国和奥地利均用乳状液膜技术处理含Zn废水,此外也应用于镀Au废液处理中。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术,该项技术在金属萃取方面有很大进展。
6离子交换法
离子交换处理法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法,应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等等,离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者有选择性,后者制造复杂、成本高、再生剂耗量大,因而在应用上受到很大限制。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力,多数情况下离子是先被吸附,再被交换,离子交换剂具有吸附、交换双重作用。这种材料的应用越来越多,如膨润土,它是以蒙脱石为主要成分的粘土,具有吸水膨胀性好、比表面积大、较强的吸附能力和离子交换能力,若经改良后其吸附及离子交换的能力更强。但是却较难再生,天然沸石在对重金属废水的处理方面比膨润土具有更大的优点:沸石是含网架结构的铝硅酸盐矿物,其内部多孔,比表面积大,具有独特的吸附和离子交换能力。研究表明,沸石从废水中去除重金属离子的机理,多数情况下是吸附和离子交换双重作用,随流速增加,离子交换将取代吸附作用占主要地位。若用NaCl对天然沸石进行预处理可提高吸附和离子交换能力。通过吸附和离子交换再生过程,废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍。沸石去除铜,在NaCl再生过程中,去除率达97%以上,可多次吸附交换,再生循环,而且对铜的去除率并不降低。
三、生物处理技术
由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点,经过多年的探索和研究,生物治理技术日益受到人们的重视。随着耐重金属毒性微生物的研究进展,采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头,根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。
1生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外,具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成,分子中含有多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止,对重金属有絮凝作用的约有十几个品种,生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且生长快、易于实现工业化等特点。此外,微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。
2生物吸附法
生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子,再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子,有些细菌在生长过程中释放的蛋白质,能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点,已经被广泛应用。
3生物化学法
生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO42-转化为S2-而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明,生物化学法处理含Cr6+浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99.67%—99.97%。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理,结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子,在铜质量浓度为246.8mg/L的溶液,当pH为4.0时,去除率达99.12%。
4植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量,以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法,它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属,主要有三部分组成:
(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属;
(2)利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性,从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散:
(3)利用金属积累植物或超积累植物将土壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力,主要表现在对重金属具有很强的吸附力,利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道。褐藻对Au的吸收量达400mg/g,在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%—90%,马尾藻、鼠尾藻对重金属的吸附虽然不及绿海藻,但仍具有较好的去除能力。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。有关研究发现凤眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。此外,还有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
木本植物具有处理量大、净化效果好、受气候影响小、不易造成二次污染等等优点,受到人们广泛关注。同时对土壤中Cd、Hg等有较强的吸附积累作用,由胡焕斌等试验结果表明:芦苇和池杉对重金属Pb和Cd都有较强富集能力。

⑼ 用途及要求

由于海泡石晶体形态为纤维状,内部多孔,表面积大,吸附性强,具优良的抗盐性和耐热性,其用途非常广泛,据国内外资料统计,其用途已有130多种,成为世界上用途最广的原物原料之一。海泡石的主要用途见表9-2。

表9-2 海泡石的主要用途

续表

1.泥浆材料

海泡石呈纤维状,孔隙度高、易分散,对电解的灵敏度很小,具有良好的抗盐性和耐热性,是当前最好的特殊泥浆材料,是地热钻进、盐类地层钻进、海洋钻进等各种特殊钻井中最理想的泥浆材料。按OCMA标准,抗盐粘土在饱和盐水中的适浆率为12.5m3/t。海泡石含量30%~73%的粘土,饱和盐水中的适浆率为12.8~15.5m3/t。使用氧化镁、马来酸酐与乙烯的共聚物等作添加剂,可提高海泡石保水性能,提高其造浆率。

2.油脂脱色剂

当用海泡石处理油类物质时,海泡石的作用是除臭、脱水、中和和脱色。尤其是当海泡石粘土经酸、热活化处理后,具有更为优良的吸附脱色性能,用于植物油、煤油、20号机油、废船泊油的脱色效果显著,其脱色力远优于用膨润土生产的活性白土。在普通漂白土中添加少量的海泡石还能改进过滤特性。海泡石对棉籽油有强漂白作用。植物油中的有色化合物通常是叶绿素、叶红素、叶黄素之类,其分子体积较大,不能渗入海泡石的孔隙。矿物油中的有色化合物为简单分子,通常是环烷衍生物,能够进入海泡石的孔隙。海泡石具有良好的漂白性能可归因于它具有很大的表面积和物理、化学吸附性能。海泡石用于油类脱色剂时,一般用量为1%~2%,但操作条件则视油的种类而定。工作温度为90~110℃,因较高的温度可降低油的黏度和促进化学吸附作用。接触的时间一般是35~40min。

作为活性白土的质量要求为:脱色力>150,游离酸<0.20%,水分5.0%~13.0%,粒度200目。

3.有机海泡石

利用海泡石的离子交换性(结构中Al3+取代Si4+后出现负电荷,结构边缘破坏形成不饱和电价需阳离子来平衡电价)与有机物作用,形成的有机海泡石,在非极性如油类物质介质中有较高的分散能力,且呈稳定的胶体,可用于油基涂料、油类化妆品、润滑剂、油水钻井泥浆的增稠剂、黏度调节剂、悬浮剂和乳胶稳定剂。

4.吸收剂

海泡石不但是水和油的良好吸附剂,而且对湿气和有机蒸气也有很高的吸附能力。尤其是对乙烷、苯、甲醇一类的有机溶液及金属离子亦有很强的吸附能力。

(1)海泡石用作含重金属离子废水处理吸附剂

以海泡石精矿和硅溶胶为基本原料,加水混炼成型、焙烧活化后制成的吸附剂,对金属离子除去率高,特别是对铅的吸附效果特别好,除去率可达95%以上,优于活性炭、活性白土、硅胶、氧化铝等吸附剂,且具有吸附速度快、价格便宜、能回收再生等性能;以海泡精矿与一定量的腐殖酸,加水充分混炼成泥状,挤压成2mm短柱或直径为3mm的球状,经低温焙烧、空气冷却等流程制成的含铬废水处理吸附剂,对含铬废水处理效果极佳。海泡石原土也可做吸附剂使用,当其被加热至200~300℃脱去其吸附水和沸石水后,在不明显降低其表面积的情况下吸附性能将增强。

(2)海泡石除臭剂

在实验室以及工业生产中产生的各种含酸废气,环保部门多采用烧碱、KOH、消石灰、碳酸钙、K2CO3等的水溶液、浆剂或者直接使用碱性固体物吸收除去。利用海泡石的吸附性和多孔性、黏性大的性质,以海泡石加消石灰等为原料,经混练加工成条状制成的酸性气体吸收剂,对SO3、HF气体的净化效果特好,对废气的净化效果优于现行各项净化方法,加工使用方便,价格低廉。

利用海泡石对臭气分子有很强的吸附能力,特别是对生物的排泄物、腐烂味和具尸臭味的1,4-胺丁烷和1,5-胺戊烷以及包含在排泄物臭气中的吲哚和丁烷一类,具有速效吸附特性,采用以改性后的海泡石为主料配以一定量的磷酸和其他吸附剂材料制成的海泡石除臭剂,经试验效果极好。按40g海泡石/m3的比例使用时,能使氨的环境浓度从100×10-6降至8×10-6。因此,海泡石适用于动物集中的饲养场,来控制氨的污染程度。

(3)清洁剂

海泡石系列清洁剂包括:①海泡石洗发膏:由海泡石精矿浆添加洗涤剂、增泡剂、防腐剂、香料、色素等原料制成。②清洗剂:以海泡石精矿浆加十二烷基苯磺酸钠、草酸、色料等配置而成,适用于卫生间搪瓷、陶瓷设备及地面用清洗。③金属清洗剂:以海泡石精矿浆为主料,加少量碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠等制成,用于发动机、机床等金属机件的清洗,去油污效果好,对零件无腐蚀,不刺激皮肤,棉纱消耗少,适用于一般钢件及机床的清洗,对清洁油手套、油工作服效果亦好。

(4)海泡石冰箱吸味剂

该吸味剂除臭快,效果好,能反复再生使用。

(5)卷烟焦油吸附剂

香烟滤嘴如纤维素醋酸盐滤嘴等,只能机械滤掉悬浮于烟雾气体中的微粒,而不能吸附气体;使用活性炭滤嘴,因其具有大的吸附表面积,可以无选择地吸附香烟烟雾中的气体物质。用海泡石作香烟滤嘴时,可将有害健康的极性气体化合物如氨腈、丙酮、丙烯醛等优先吸附掉,而对增加烟草香味的微极性化合物如甲基呋喃、二甲基呋喃或萜二烯等,则吸附甚少。因此,利用提纯后的海泡石作添加剂制成的卷烟焦油吸附剂,可使卷烟焦油余量由中焦油降为“低焦油”,易达到低于12mg/g的国际标准。这种利用天然矿物做吸附剂降低焦油的方法,较之活性炭等更为优异。海泡石作卷烟焦油吸附剂使用时,需对其进行加热加酸处理,以改变其内部结构、孔隙度及表面酸中心的性质和数量,使之成为性能更好的吸附剂。

(6)海泡石干燥剂

以海泡石精矿与少量添加剂经混炼成型等工序制成的干燥剂,经200℃左右烘干活化即成。与通常使用的硅胶干燥剂相比较,在同一吸湿环境下,硅胶的吸湿率为25.90%;而海泡石干燥剂为48.94%,且反复再生后吸湿率仍可达25%;原料价格低廉,加工工艺简单。其缺点是吸湿后机械强度降低。

5.涂料填料及增稠剂

在水性涂料中加入海泡石,能增加涂料的悬浮性而不至于沉淀,涂料具有耐洗刷性、耐水浸泡性、耐碱、黏结强度高、涂层坚韧致密、光泽柔和等特点,是良好的防水防潮涂料填料。海泡石也可用做制造膏状涂料及聚醋酸乙烯乳胶漆的添加剂。

6.海泡石保温涂料

利用纤维海泡石做主要原料,可生产出新型保温涂料,使用温度可达600℃,保温效果好,施工方便,无毒无害。

7.在复写纸(CNR纸)中的应用

海泡石是理想的催化载体,在纸的正面涂海泡石,反面涂一层无色的中间颜料,如CVL(晶体紫罗兰甲醇)或三色BLMB(n-无色亚甲基苯甲醛)的薄膜。经书写或打字等加压,使颜料薄膜破裂而渗入到海泡石涂层中,由于海泡石四面体中的Al3+取代Si4+,而出现Lewis酸中心,因而是很好的显色物质,在颜色显现后,海泡石的表面能使得颜料分子吸附其上,固定并能保持颜色不变。

8.橡胶填料及补强剂

以海泡石精矿为橡胶补强填料,可代替白炭黑(沉淀二氧化硅)作橡胶补强剂,它特别适用于扯断伸长率要求较高的橡胶制品。有人通过实验验证,用海泡石全部代替白炭黑生产的蓝色鞋大底,各项强度指标超过一级品规定指标,耐磨性还得到了改善,且成本比白炭黑降低,是实用的补强填料。

9.作饲料添加剂

利用海泡石具有吸附性、自由流动性、抗胶凝性、化学惰性及无毒性等性能,可生产海泡石饲料添加剂,经牲畜饲养结果表明,可降低饲料消耗6.1%,缩短饲养期15~20天。

10.作电焊条药皮配料

焊条原料主要由人造金红石、碳酸盐、锰铁及Al2O3构成。应用海泡石粘土和天然钛铁矿作为药皮配方的主体材料,加入适量的有机质(木粉、淀粉等)作还原剂,并辅以其他材料,可形成“钛铁矿-海泡石粘土有机物”为主体材料的新型电焊药皮配方体系,制成的电焊条美观,可减少电火花,降低还原钛铁矿用量,减少成本等。

11.海泡石复合肥料

海泡石复合肥料由氮、磷、钾三种养分加海泡石粉混合而成。对土壤具有保水保肥等性能。

12.纳米反应器

海泡石晶体结构中具有的纳米级通道,就像“纳米试管”一样,具有同样的大小和形态,为形成尺寸一定、分布均匀及有特定空间构型的半导体团簇的合成提供了很好的场所(模板)。因此,国外利用此类矿物的纳米通道结构组装量子线的研究非常活跃,把这些矿物的纳米通道结构作为“微型的纳米反应器”。国外正在进行海泡石的纳米通道结构中组装CdAs半导体和发光体量子线的研究,并发现了特殊的纳米效应和性能,为量子纳米器件的组装奠定了基础。

13.催化剂载体

工业用催化剂,要求具有一定的强度、良好的热稳定性及大的比表面积。在pH值为7时,用金属盐处理海泡石时,催化剂能浸满海泡石表面,也能置换海泡石结构中八面体片的部分Mg2+。因此,海泡石可作为Zn,Cu,Mo,W,Fe,Co和Ni等金属离子的载体做催化剂。

负载了Mn,Mg,Cu或Zn的海泡石催化剂,可用于从乙醇中生产丁二烯。负载了Al和Mg的海泡石催化剂,可用于从甲醇中提取烃。负载了Ni或Co的海泡石催化剂,可用于氢催化裂解含10个或10个以上碳原子的n-链烷。

⑽ 海泡石的主要用途

海泡石用途多达130多种,成为当今世界用途最广的矿物原料之一。
烟斗海泡石质轻,散热性好,而且由于石质细腻、柔软,故能在外壁雕刻出十分精巧细致的浮雕图案(一般取材自古希腊、古罗马的神话故事,也有动植物、人物等造型),具有很高的艺术价值。
这也是其优于石楠根的地方之一。海泡石烟斗用久了,在烟油和手汗的内外共同作用下,会散发出自然、深邃和高贵的棕金色(石楠根亦具相似特点,但由于海泡石本身呈乳白色,所以变色比前者更明显)。
最优质的海泡石,产自土耳其中部的Eskishehir。另外,东非的坦桑尼亚亦有出产。
烟嘴一般用天然/合成的琥珀,或者动物的角、骨制造。海泡石因其特殊性质,较适合作为造烟斗的材料;另一方面,亦由于质地脆弱、易碎,所以只适合资深烟斗客考虑。

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