含钴废水处理方法及其研究进展.docx

江苏建农植保有限公司，江苏盐城； 2.南京大学盐城环保技术与工程研究院，江苏盐城）摘要：本文介绍了国内外含钴废水的主要处理方法，包括氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法、吸附法方法、离子交换树脂法、溶剂萃取法、膜分离法、生物法等。分析了每种方法的优缺点和应用，并指出了多种处理技术的组合。该工艺将成为含钴废水处理的新方向。关键词：含钴废水；铁素体沉淀；吸附；重金属废水图分类号：,,on,,,,,.-.o--.:-;on;;钴是人体和动物体内合成维生素B12和一些酶的重要成分。对于核酸、胆碱、蛋氨酸的合成和脂肪代谢很重要。它在肝脏和神经系统的调节中起着重要作用。它也是重要的过渡金属材料，广泛应用于锂电池、硬质合金、超耐热合金、绝缘材料和磁性材料、工业催化剂、染料和氧化钴等领域。在生产过程中。

随着钴的广泛应用，产生了大量的含钴废水。这些废水如果不经处理直接排放到环境中，将对人体造成严重危害，并引发多种疾病[1-2]根据我国-2010，目前含钴废水的处理方法主要有物理化学方法和生物方法。主要类别，其中化学沉淀离子交换树脂法和吸附法在实际应用中最为常见。传统的化学沉淀法处理效果较差，出水往往难以达标。但新型铁氧体沉淀法在污泥稳定性和处理效果方面明显优于传统化学沉淀法。处理方法有离子交换树脂法和吸附法。一种既能满足处理要求，又能回收有价金属钴的含钴废水的重要方法，是国内外研究的热点。但由于进水水质影响较大，且再生成本较高，其应用范围受到限制。限制。本研究介绍了国内外含钴废水的主要处理方法，并分析了各方法的优缺点及应用情况。含钴废水处理方法 1.1 化学沉淀法化学沉淀法是含钴废水处理领域应用最广泛的方法。根据所用沉淀剂的不同，可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法和铁素体沉淀法。 1.1.1传统化学沉淀法传统化学沉淀法常用的沉淀剂有氢氧化钠、硫化钠、硫化亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁等。灰分因其价格便宜、处理效果好而被广泛使用。但也存在沉降量大、处理后废水经常达不到标准等问题。常用于高浓度含钴废水的预处理。

由于硫化钴的溶度积远小于氢氧化钴，因此用硫化物处理含钴废水的效果明显优于氢氧化物。但产生的沉淀颗粒一般较细，沉降速度较慢，因此往往需要添加一定量的絮凝剂或浮选剂来增强沉降效果。对钴镍电池废水物化处理的实验研究发现，以氢氧化钠为沉淀剂，以同质量浓度的PAM为复合絮凝剂，用氢氧化钠调节pH，复合絮凝剂加入，室温反应30分钟。对废水中钴、镍离子的去除率可达99.6%以上。当刘建设等人。研究了氧化钴生产废水的处理，他们利用冶炼厂生产车间的碱洗废水作为硫化剂。 pH值控制在10左右，氧化钴生产废水与碱洗废水体积比在10以下，出水可直接达标。释放; 当氧化钴生产废水与碱洗废水的体积比大于10时，出水即可达标。影响去除效果的因素从大到小依次为：硫化钠投加量、聚合硫酸铁投加量、硫化物沉淀-浮选法处理电解钴镍废水，采用丁基黄原酸钠为浮选剂，硫化钠为沉淀剂，调节pH值将废水浓度控制在10.5之间，钠用量为1.15mol丁基黄原酸钠，当用量在60mg以上时，浮选废水中钴、镍离子的质量浓度将在100mg以下。由于含钴废水中常含有氨氮、萃取剂等无机或有机配体，这些配体的存在改变了水体中钴的离子形态，使其难以沉淀，出水难以达标。另外，石灰沉淀法处理含钴废水往往会产生大量的固体废物。

硫化物沉淀法虽然可以回收一定量的二次污染。因此，开发处理效果好、沉淀性能稳定、可回收利用的新型化学沉淀技术是研究的重点。铁素体沉淀法铁素体沉淀法是日本电气公司首先提出的一种新型化学沉淀技术。具有处理效果好、成本低、处理量大、能够同时去除多种重金属等优点。根据沉淀工艺的不同，可分为氧化铁氧体法和中和铁氧体法。氧化铁氧体工艺是工业上常用的方法。然而，传统的氧化铁氧体工艺存在能耗高、加工周期成本高等缺点。因此，出现了许多新的铁氧体工艺。 GT-铁氧体工艺，该工艺产生的沉淀颗粒一般较小，往往需要添加一定的絮凝剂进行固液分离。因此，研究人员开发了一种采用铁氧体法处理重金属废水的反应器。反应器可以通过反应体系中电导率的变化控制反应的各种参数。由于使用氢氧化钠作为pH调节剂，因此处理成本往往非常高。因此，在实际应用中，常采用饱和氢氧化钙溶液作为pH调节剂，并采用碳酸钠作为添加剂。由于同时引入Ca会降低铁氧体的磁性，因此可以通过在反应体系中添加一定量的磁性种子来改善。可采用Fe浓度和延长陈化时间的方法消除Ca的影响[10]采用一步铁氧体法处理重金属废水得到的铁氧体沉淀浸出毒性可能不达标。 Yao-Jen[11]提出可以通过采用多步铁素体工艺方法来增加铁素体析出的稳定性。

目前，铁氧体工艺处理重金属废水已开始从传统的单一中和氧化工艺转向与其他废水处理工艺的联合工艺。这在一定程度上克服了传统铁氧体工艺的缺点，但也带来了一些新的问题，如技术不够成熟、适用范围窄、工艺参数多变等。难以控制。因此，开发低能耗、环保高效、操作简单、易于通过沉淀工艺分离回收的新型铁氧体技术是未来研究的方向。 1.2 物理化学法 1.2.1 吸附法目前常用的吸附剂有腐殖酸吸附剂、矿物吸附剂、高分子吸附剂、生物吸附剂，吸附时间、钴离子浓度和吸附剂的比表面积等。其中，pH值是影响吸附效果的重要因素之一，pH值影响水中钴的形态。 pH值过高时，以碱配合物和氢氧化钴的形式存在，吸附剂可供吸附的钴浓度下降，从而降低吸附剂的吸附能力； pH值过低时，溶液表面的吸附位点有大量被吸附剂占据，导致吸附能力降低。目前，国内外许多研究人员对利用吸附法处理含钴废水进行了大量的研究。 [12]在利用活性炭从水溶液中吸附Co及其配合物的研究中发现，在30℃ 61℃的条件下，Co的初始质量浓度为20mg。活性炭对Co的吸附在12时可达到吸附平衡。主要吸附机制为静电吸附。活性炭对Co的吸附符合式等温线[13]。以制糖业废弃甘蔗纤维制成的硫化活性炭为原料，研究了含钴废水的吸附性能。结果表明，硫化活性炭的初始质量浓度分别为50和100 mg。 Co吸附率分别为90〃3%和81〃0%。吸附符合等温吸附模型。所制备的活性炭对Co的吸附能力大于市售活性炭。

中芯国际[14]利用磷灰石处理含钴废水。研究发现磷灰石对Co的吸附符合准二级动力学过程。吸附24小时即可达到平衡，平衡吸附量为20-92mg。 [15]利用柠檬皮吸附Co Co的初始质量浓度为100 mg，柠檬皮的吸附量为22 mg，吸附过程符合准二级动力学。 Kara[16]采用天然吸附材料海泡石（酸加热表面活化）来吸附Co。该吸附为物理吸附。 [17]进行吸附研究发现，在初始质量浓度为50 mg的条件下，高岭石和蒙脱石的吸附量随着pH值的增加而增加，240分钟后吸附达到平衡。