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重金属捕捉剂与其他物理化学法的一些比较

用高分子重金属离子捕捉剂处理重金属离子废水是一种效果非常好的方法,但目前很多人对重金属捕捉剂的使用还不是太了解。

  1. 关于是否需要破络

  破络指的是采用一定的方法破坏废水中的CN-、NH3、EDTA等络合剂,以利于重金属离子的进一步去除。MCP系列重金属捕捉剂因为含有极性极强的鳌合基团,能够直接从其他络合剂中竞争鳌合沉淀出重金属,从而达到处理重金属的目的。

  有时废水含极强络合物时,通过破络配合重金属捕捉剂联合作用,可达到更佳的效果。

  此外,有些络合物是剧毒物质,如氰化物,将其破除转化为无害物质也是必须的。

  2. 关于六价铬的处理

  六价铬一般是经过先还原再调节PH值形成氢氧化铬沉淀而去除。

  黄原酸酯类和DTC类高分子重金属离子捕捉剂都能够还原六价铬,但其前提条件还是要在酸性环境中,PH为4左右即可。从成本方面来考虑,用高分子重捕剂来还原六价铬是不经济的。六价铬还原还是应该交给价格便宜的硫酸亚铁、亚硫酸钠等常规还原剂来完成。

  3. 关于使用的PH值范围问题

  MCP系列重金属捕捉剂能够在很宽的PH范围(PH 3-12)内应用。

  最合适的使用PH值除与重金属捕捉剂本身性质有关系外,还与重金属种类、废水种类、废水中络合物的种类等都有关系,各个因素是相互关联相互影响的。因此,最终的合适PH值应通过烧杯实验结合处理效果和使用成本综合考虑来确定。

  4. 关于用药量的问题

  对于任何一种水处理药剂来说,用药量都是一个关键问题,药剂用量不够,达不到处理效果。但并非用药量越大越好。

  用药量过大,造成不必要的浪费,成本增加。此外还可能造成一些副作用。

  例如,传统的红褐色DTCR重金属捕捉剂,使用过量后水质会变黄。

  因为目前的重金属捕捉剂均是含硫含氮有机物,使用时过量后残余重金属捕捉剂会导致水的氨氮、总氮、COD增高。因为重捕剂是高分子,一个分子内含有很多鳌合基团,当分子内的大部分鳌合基团都与重金属作用后就能够迅速地从水中沉析出来;若螯合剂用量太多,导致每个分子中只有极少的鳌合基团与重金属作用,其沉析性能也就降低了,最终的处理效果也会变差。

  针对此问题,我们对产品进行了改善,MCP重金属捕捉剂过量对废水COD、氨氮和总氮影响极小,对COD的影响是传统橙红色DTCR的20-30%,对氨氮几乎无影响。

  5. 关于与其他混凝剂、絮凝剂配合使用的问题

  MCP系列重金属捕捉剂是有机高分子物质,与水中的重金属离子作用后能迅速产生不溶性的鳌合盐,并生成较大的絮体快速沉降分离,在一般情况下有很好的絮凝效果。

  一般情况需适当投加混凝剂如PAC等,可提高螯合产物从水中析出速度和析出程度。

  高分子絮凝剂PAM是必需的,通过吸附、桥架、网捕作用,就如一张网,把析出来的重金属鳌合盐连成一块,迅速沉降。

  “MCP 重金属捕捉剂”和“MCP-Z 锌镍专用捕捉剂”与重金属反应生成絮体很大,有些情况下往往不需要加混凝剂(或加少量混凝剂如PAC等)就可达到非常优良的混凝效果,可有效减少污泥量的产生。

  “MCP-N 镍专用捕捉剂”生成的絮体相对较小,一般均需要加混凝剂,不同的混凝剂效果可能会有差异,通过实验确定。

  6. 重金属捕捉剂与其他物理化学法的一些比较

  重金属废水处理的方法通常有如下几种:中和絮凝沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体法、离子交换树脂法、活性碳吸附法、鳌合树脂法、重金属捕捉剂法。下面分别就不同的方法与作一些简单的比较;

  5.1 中和絮凝沉淀法

  中和絮凝沉淀法是在含有重金属废水中加入碱进行中和,使其生成不溶于水的氢氧化物以沉淀形式分离。例如,要使金属离子浓度达到处理的目标值所需的PH值,可由金属氢氧化物的浓度积(Ksp)按下式推定:

  Ksp =[ Mn+] [OH-]n

  [Mn+]=Ksp/[OH-]n

  lg[Mn+]=lgKsp-nlg[OH-]

  =lgKsp-nlgKw-nPH

  实际水处理中,共存离子体系复杂,影响氢氧化物沉淀的因素很多,必须严格控制pH,使其保持在最优的沉淀区域内。表1是某些金属氢氧化物沉淀析出的最佳pH范围。

  表1 某些金属氢氧化物沉淀析出的最佳pH范围

  金属离子 Fe3+ Al3+ Cr3+ Cu2+ Zn2+ Sn2+ Ni2+ Pb2+ Cd2+ Mn2+

  沉淀的最佳PH值 6-12 5.5-8 8-9 >8 9-10 5-8 >9.5 9-9.5 >10.5 10-14

  加碱会重新溶解的PH值 >8.5 >9 >10.5 >9.5

  氢氧化物沉淀法是最常规的处理方法,然而,在实际应用中存在很多不足:

  1) 因为很多重金属离子都有一个最佳PH沉淀范围,PH太高或太低都会使其重新溶解,因此必须严格控制PH值;

  2) 氢氧化物沉淀后很容易反溶,是处理过的废水超标;

  3) 当多种重金属离子共存时,因为各种重金属离子沉淀的最佳PH值都不同,必须调不同的PH值处理不同的重金属离子,在实际应用中是很困难的;

  4) 有些重金属离子用单独氢氧化物沉淀法处理是很难达标的,比如Cd2+;

  5) 当废水中存在CN-、NH3、EDTA等配位体时,能与废水中重金属离子形成可溶性络合物,氢氧化物沉淀法很难将其沉淀分离,甚至不生成沉淀。

  MCP重金属捕捉剂是一种很有效的破络鳌合沉淀剂,能在很宽的PH值范围(4-11)内与各种重金属离子形成稳定的鳌合物沉淀,且形成的沉淀稳定,不会出现反溶的现象,从而克服了上述氢氧化物沉淀法缺点。

  5.2 硫化物沉淀法

  金属硫化物比氢氧化物的溶度积更小,所以也可以使用硫化物作为沉淀剂去除重金属离子。通常采用的硫化物有硫化钾、硫化钠等。采用硫化物沉淀法处理重金属离子废水时,去除率高,可避免大部分可溶性络合物的影响。但存在下述缺点:

  1) 采用硫化物其一容易产生硫化氢等有毒气体,严重影响操作环境和操作人员的健康;

  2) 投药量难以控制,容易造成重金属离子不达标或者硫化物超标等问题;

  3) 由于硫化物沉淀法形成的沉淀细小,不利于沉淀处理,增加了后续加药量和处理难度;

  4) 形成的硫化物沉淀也很容易再次溶解析出,特别是PH值降低时,形成二次污染。

  MCP高分子重金属离子捕捉剂充分考虑了上述问题,其螯合基团具有更高的螯合效率和稳定性;形成的沉淀絮体粗大,利于沉淀的分离与污泥的处理;螯合沉淀物适应pH范围更广,在很宽的PH范围内都不会溶解析出;每个MCP高分子只要鳌合少量的重金属就能从溶液中沉淀析出,因此投加稍微过量后也不会产生硫化物和COD升高现象。

  5.3 铁氧体法

  在废水中添加硫酸亚铁,用苛性钠调节PH=10,加热到60-70oC后通入空气,亚铁反应生成强磁性的磁铁矿,同时对铁以外的二价金属离子一次性生成氢氧化物沉淀,然后,经过再溶解氧化生成铁氧体,可以除去废水中的重金属。

  此法要增加额外的设备,且能量消耗大,生成的废渣量大。

  5.4 离子交换树脂、活性碳吸附、鳌合树脂法

  此三种方法是利用物理化学吸附原理,选择性地吸附水中的重金属离子的方法,这些方法对某些中等浓度重金属废水有较好效果,但也往往难以一次性处理达标。且其设备投资大、技术要求高、操作复杂、使用成本高、需对废水进行预处理。

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