有色金属冶炼高砷废水处理技术

日期: 2024-06-02 10:08:03|浏览: 69|编号: 71143

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有色金属冶炼高砷废水处理技术

强化混凝技术是利用混凝剂巨大的活性表面积的强大吸附作用,吸附水体中的砷,再用滤膜过滤或除砷。混凝技术对砷的去除效果取决于混凝剂水解形成的无定形氢氧化物的吸附能力、铝化作用对吸附砷的包埋作用以及含砷絮体的沉降性能。混凝剂分为无机和有机两大类,常见且应用广泛的无机混凝剂有铁盐、铝盐、煤渣和聚硅酸铁(PFSC)、无机铁矿石(稀土基材料)等。以颗粒活性炭、骨炭等为骨架材料,以铁盐等混凝剂为基团材料制成的强化除砷剂,可提高除砷效果。 有机混凝剂主要是一些高分子絮凝剂,例如聚己二烯二甲基氯化铵、聚烯丙基二甲基氯化铵等。

宋等研究发现,在铁盐混凝过程中加入粗方解石颗粒(38~74μm)可通过增加絮体的粒径和沉淀性能来提高除砷效果。当方解石投加量相同时,粒径越小,表面积越小,越多的含砷絮体粘附在表面,增强除砷效果越明显。实际应用表明,当进水中As(V)的质量浓度高达5mg/L时,该方法可使出水中As(V)的质量浓度降低至13μg/L,去除率>99%。姚娟娟等[2]研究对比了铝盐和铁盐对As(V)的去除效果。 结果表明:由于铝盐水解生成的无定形氢氧化物溶解度大于铁盐,且FeCl3(5~7)的适宜pH范围大于Al2(SO4)3(6~7),因此铁盐的去除效果明显优于铝盐。通过增加混凝剂投加量进行强化混凝,As(V)和As(III)的去除率分别可达98%和60%。此外,混凝土中As(V)和As(III)的去除率受原水水质影响,由于无定形金属氢氧化物对As(V)的亲和力大于As(III),铝盐不能有效混凝去除As(III)。因此,混凝除砷必须对As(III)进行预氧化,且应优先选用铁盐作为混凝剂。

吸附技术除砷

吸附是一种非常有效且发展迅速的技术,操作简单,对重金属去除效果好,且价格相对低廉,常用的吸附剂有活性氧化铝、活性炭、天然沸石等。OM等证实,铁盐水解生成的无定形水合氧化铁(HFO)对As(V)和As(III)有很强的亲和力,As(V)和As(III)通过共价键选择性地固定在表面,与其形成双核桥式内层表面配体。

等将HFO固定在颗粒活性炭(GAC)表面,利用GAC巨大的比表面积和良好的机械强度,强化除砷,实现HFO的固定化。L.等将HFO分散在阴离子树脂(Fe质量分数6%)表面,利用阴离子树脂中带正电荷的季铵盐官能团不易从固相迁移到液相的特点,形成膜平衡效应,强化除砷,实现HFO的固定化。

等的研究表明高粱纤维可作为金属吸附剂,该吸附剂可能的吸附位点为羧基和羟基,其对砷的吸附平衡时间为12h。pH对高粱对砷的吸附有影响,当pH=5时,高粱对砷的去除量可达2.437mg/g。SFlim等提出采用由钙和海藻酸盐合成的改进磁性吸附剂同时去除砷和铜离子,吸附剂平均粒径为309.6μm,比表面积为312.94mg/L,可通过外加磁力分离,其对As(V)和铜的吸附平衡时间分别为25和3h,最大吸附量分别为6.75和60.24mg/g。 pH对砷和铜的吸附有不同的影响,pH越高,铜的吸附越大,pH越低,砷的吸附越大。S.Kundu等研究发现在氧化铁上涂一层水泥(IOCC)对As(Ⅲ)有很好的去除效果。动力学研究表明,Ho和McKay二级动力学方程可以很好地描述IOCC吸附As(Ⅲ)的过程。pH影响的研究表明,当酸度接近中性(pH 6~8)时,As(Ⅲ)的去除率达最大值。热力学研究表明,吸附平衡符合、和RP热力学模型,而不符合DR模型。

微滤(MF)是指以压力差为驱动力,基于筛选原理的膜分离过程,可去除相对分子质量>50000或粒径>0.05μm的颗粒。MF膜对砷的去除率很大程度上取决于水中附着砷的颗粒粒径分布。微滤膜的孔径通常>0.1μm,因此无法截留溶解的重金属离子,必须通过适当的预处理如氧化、还原、吸附等将其转化为>0.1μm的不溶性颗粒,然后再被微滤膜有效去除。

为了提高微滤技术对砷的去除效率,人们利用混凝增大含砷颗粒的粒径,J. Shorr等采用硫酸铁作为砷的共沉淀剂,再用微滤膜滤出沉淀物来处理含砷水,对砷的去除率明显高于单纯微滤工艺。

由于含砷离子废水中还含有油、脂类、洗涤剂及螯合物等有机物,而砷的去除率取决于二价铁配合物对砷的吸附能力和微滤对含砷明矾的保留能力,因此采用氢氧化铁作为混凝剂,它可以吸附一定的螯合物和有机物,同时与砷离子共沉淀。

此外,在一定的pH条件下,氢氧化铁还能吸附某些不会沉淀的阳离子。G.等采用混凝结合孔径为0.2μm的商用MF膜工艺,研究了絮凝-微滤(CMF)工艺对砷的去除效果,当进水中砷的质量浓度为40μg/L时,CMF工艺可保证出水中砷的质量浓度

但与As(V)相比,其对As(III)的去除率较低,这是因为As(III)以中性分子形式存在,而混凝过程依赖于混凝剂水解后形成的氢氧化物与离子的相互作用,因此,为了有效去除水中的As(III),需要将其完全氧化为As(V)。

电吸附技术

电吸附处理技术(EST)是利用电极表面对水中离子和带电粒子的吸附能力,使水中可溶盐和带电粒子在电极表面富集浓缩,达到净化水质的目的。电吸附技术处理高砷废水效果好,运行成本低(1.5元/m3),处理设备坚固耐用,操作简单,易于掌握。

电吸附材料形成的双电层对不同价态的含砷带电粒子有特定的吸附和解吸性能,将水中的砷去除。电吸附材料的再生不需要任何化学试剂,没有二次污染,但要彻底排污必须使用原水。排污时只需将正负电极短路并维持0.5小时,让电极上的粒子不断分解,直至进出水电导率相近即可。

电吸附技术的上述特点是目前流行的反渗透法所无法比拟的。当初始砷质量浓度为0.3mg/L时,反渗透的去除率仅为83%,而电吸附法的去除率可达96%以上,且耗电量仅为1kW˙h/m3,远低于反渗透法。孙小伟利用电吸附技术去除水中过量的砷,结果表明,当原水砷质量浓度为0.06~0.33mg/L时,出水中砷小于0.01mg/L,符合国家饮用水卫生标准的要求。

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