2022《安全环境环保技术》之含锌废水处理技术的研究进展.docx
含锌废水处理技术研究进展1.引言锌是地球上储量较为丰富的重金属资源，我国锌矿储量居世界第二位[1]，锌资源广泛应用于冶炼、制药、食品等现代工业生产中。锌是人体健康不可缺少的元素，广泛存在于人体肌肉、骨骼中[2]，但其含量很低，若超过限量将造成严重后果。含锌废水的排放对人体健康和工农业活动有严重的危害，具有持久性、高毒性、污染严重的危害，一旦进入环境不能被生物降解，大部分参与食物链循环，最终在生物体内富集，破坏生物正常的生理代谢活动，危害人类健康。随着人类对重金属开采、冶炼、加工等生产活动的增多，锌(0H)2的产量大幅增加。但向锌酸盐溶液中加入适量的酸，也能析出Zn(0H)2白色沉淀，如果加入的酸过量，沉淀会重新溶解。氢氧化锌是两性化合物，pH值过高或过低，都会导致沉淀重新溶解，出水超标。因此，采用化学沉淀法处理含锌废水时，应注意pH值的控制。2.1.1混凝沉淀法混凝沉淀法的原理是向含锌废水中加入混凝剂(石灰、铁盐、铝盐)，在pH=8～10的弱碱性条件下形成氢氧化物絮凝体，对锌离子有絮凝作用，并起共沉淀作用。尹耕明[4]等。采用混凝沉淀法处理江门粉末冶金厂锰锌铁氧体生产废水，处理规模为30～80m3/d。
实验室试验和工厂实际运行结果表明，该方法土建及设备投资少，工艺简单，运行费用低，处理效果好。悬浮物去除率可达99.9%，浊度去除率可达99%，悬浮物由200～350mg/L降低到0.002～0.005mg/L，浊度由600～1200度降低到6～8度，出水水质达到-1996年一级标准。而且出水及废水中的金属氧化物可回收利用。2.1.2硫化物沉淀法硫化物沉淀法是利用Na2S、MgS中S2+与重金属离子在弱碱性条件下的强亲和力，生成溶解度较小的硫化物沉淀而从溶液中除去。硫的加入量按理论计算为过量50%～80%。过多过量不仅带来硫的二次污染，而且过量的硫和某些重金属离子会生成可溶于水的络合离子，降低处理效果，为避免此现象，可投加亚铁盐。2.1.3 铁氧体法铁氧体是由铁离子与其他金属离子组成的氧化物固溶体，此工艺由NEC公司首先开发成功。根据形成铁氧体的工艺条件，可分为氧化法和中和法。氧化法需加热、通风，氧化需增设新设备，而中和法只要适当控制加入废水中的亚铁离子和三价铁离子浓度即可形成铁氧体，不需要额外的设备投资，成本低。在铁氧体形成过程中，锌离子通过包覆、夹带等方式填充到铁氧体晶格中，并紧密结合，形成稳定的固溶体。
唐兵等[5]研究了用铁氧体法处理锌镍混合废水的工艺条件，在pH=8.0～10.02=Fe2+：M2+=8(M2+按废水中总离子含量计算)，外加磁场强度为200T的条件下，可同时去除锌和镍离子，去除率可达99%以上，沉淀沉降时间可缩短至10min。2.1.4电解法电解法利用金属的电化学性质，在直流电作用下，锌(II)化合物在阳极解离为金属离子，在阴极被还原为金属，从而去除废水中的锌离子。此法是处理含高浓度锌废水的有效方法，处理效率高，且易于回收利用。但此法的缺点是不能将水中锌离子浓度降至很低。因此电解法不适用于处理含低浓度锌的废水，且此法耗能大，投资成本高。 2.1.5 离子交换法 与沉淀法和电解法相比，离子交换法在去除溶液中低浓度含锌废水方面具有一定的优势。 离子交换法是在离子交换器中进行的，此法是借助离子交换器来完成的，在交换器中根据需要安装不同类型的交换器(离子交换树脂)。含锌废水经过交换器时，交换器上的离子与水中的锌离子进行交换，达到去除水中锌离子的目的，此过程是可逆的，离子交换树脂可以再生，一般用于二级处理。陈文森等[6]采用静态吸附法，实验结果表明，酸的存在对树脂对Zn2+的吸附有很大影响，酸度越大，吸附量越小。盐的存在在一定范围内有利于Zn2+的吸附,但超过一定浓度后就不利于Zn2+的吸附。
不溶性淀粉黄原酸盐是一种性能优良的重金属离子去除剂，得到了各国的广泛认可。张淑媛等[7]探讨了利用不溶性淀粉黄原酸盐去除废水中锌离子的方法及最佳条件，研究了去除效果及影响因素。该方法去除率高，经过一次处理，去除率大于98%，残留锌离子浓度小于0.2mg/L，反应迅速，适用范围广，残渣稳定，无二次污染。锌离子去除反应示意图为：但该方法受废水中杂质的影响，且受交换剂品种、产量和成本的限制。2.1.6吸附法吸附法是利用多孔吸附材料吸附处理含锌废水的方法，传统的吸附剂有活性炭、磺化煤等，近年来人们逐渐开发出具有吸附能力的吸附材料。这些吸附材料包括陶粒、硅藻土、浮石、泥炭等以及具有此性质的各种材料，其中一些已应用于工业生产。王世龙等[8]对陶粒处理含锌废水进行了实验研究，探究了陶粒投加量、废水酸度、接触时间、温度等因素对除锌效果的影响。结果表明，当废水pH为4～10，Zn2+浓度为0mg/L～200mg/L时