煉化廢水重金屬污染與處理方法進展綜述

1、煉化廢水重金屬污染與處理方法進展石憲娟（石油化工科學(xué)研究院北京海淀學(xué)院路18號）摘要:隨著社會工業(yè)的發(fā)展有煉化廢水中重金屬對環(huán)境的污染嚴(yán)重威脅著人類健康逐步成為全球性問題。本文綜述了近幾年對重金屬污染處理的技術(shù)方法與進展。除了改進老的化學(xué)與物理方法還有一些新的生物技術(shù)吸附法。利用生物細(xì)胞和植物處理重金屬污染等多種技術(shù)的有機應(yīng)用是處理重金屬污染的有效方法。關(guān)鍵詞:煉化廢水；重金屬污染處理方法發(fā)展方向水是世界萬物的生命之源。在當(dāng)代社會經(jīng)濟迅

2、速發(fā)展的同時水資源的需求量也不斷增大，然而水資源的污染問題也日益嚴(yán)重。在眾多污染源中煉化廢水重金屬污染占了相當(dāng)大的比例。不符合凈化標(biāo)準(zhǔn)的含重金屬的煉化廢水排放到河流湖泊中，通過浮游等生物的富集和擴大等變化毒性變大，因此會給人類的生命健康及生態(tài)環(huán)境帶來非常嚴(yán)重的危害。雖然目前治理水中重金屬污染的方式眾多且取得了一定程度上的成功但依然任重而道遠(yuǎn)，仍需我們堅持不懈的努力。1、煉化廢水中重金屬污染的危害重金屬系指相對密度4.0以上約60種元素或

3、密度在5.0以上的45種元素。砷、硒是非金屬但是它的毒性及某些性質(zhì)與重金屬相似所以將砷、硒列入重金屬污染物范圍內(nèi)[1]。環(huán)境污染方面所指的重金屬主要是指生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷還包括具有毒性的重金屬銅、鋅、鈷、鎳、錫、釩等污染物[2]。鋅、銅、鎳都是人體所必需的微量元素。鋅、銅參與人體糖代謝過程。銅對紅血球的形成十分重要鋅有助于人體生長發(fā)育和骨骼成長有助于避免動脈硬化和皮膚病[3]。鎳與人體催化激素調(diào)節(jié)有關(guān)避免人體生長緩

4、慢而且鎳有助于造血功能[4]。但是鋅、銅、鎳過量攝入會對人體產(chǎn)生重大危害。銅過量會刺激消化系統(tǒng)長期過量促使肝硬化[5]。鋅的毒性較弱但Zn的有機化合物如檸檬酸鋅、酒石酸鋅等毒性卻較強[6]。鋅過量時會引起發(fā)育不良新陳代謝失調(diào)、腹瀉等。鎳過量初期發(fā)生頭暈、頭痛有時惡心嘔吐長期過量則發(fā)高燒呼吸困難等甚至中樞神經(jīng)障礙一時精神錯亂。若鎳在水中與羰基化合物結(jié)合形成羰基鎳則毒性很強[3]。Cr3在人體中屬于微量元素參與葡萄糖和脂類代謝。但過量的Cr

5、3易積存在肺泡中引起肺癌進入血液中引起肝和腎的障礙[3]。Cr6有很大的刺激和腐蝕性引起潰瘍、喉炎和腸炎。流行病學(xué)研究表明:Cr6化合物是常見的致癌物質(zhì)吸入到血液中奪取部分O2使血紅蛋白變成高鐵血紅蛋白紅細(xì)胞攜氣機能障礙發(fā)生內(nèi)息[7]。2、煉化廢水中重金屬處理方法2.1物理處理法2.1.1膜分離法膜分離法包括電滲析、反滲透、液膜納濾、擴散滲析、水溶性聚合物絡(luò)合超濾等方法常見的膜有聚砜、聚醚砜[8]等。CSiewert等[9]在用ZrO2

6、或TiO2制備的UF和MF膜的基礎(chǔ)上用αAl2O3燒結(jié)成NF膜JSehaep等[10]研制出γAl2O3NF膜Hamza等[11]還研制具有低表面能的膜。另外，電滲析法是利用陰陽離子膜分離陰陽離子來處理廢水中重金屬的，在電流作用下使重金屬得到濃縮與淡化。反滲透法是一種新的膜分離技術(shù)，已用于混合重金屬廢水的處理。膜分離法具有成本低、占地少、無二次污染的優(yōu)點。但重金屬濃縮到一定濃度時，膜分離效率需要定期更換，且有些粒子不能完全除去。2.1.

7、2重力法重力法是“依據(jù)廢水中懸浮物與廢水的相對密度不同這一特點，除去廢水中懸浮物質(zhì)?！盵12]有研究顯示氧化還原法包括化學(xué)還原法與電化學(xué)還原法。其中化學(xué)還原法是利用重金屬的多種價態(tài)，在廢水中加入適量的氧化劑或還原劑，使我們獲得所需價態(tài)的方法。目前此法一般用作廢水的預(yù)處理。另外，電化學(xué)還原法是對重金屬廢水進行電解，重金屬離子在陰極被還原。這些重金屬形成沉淀并聚集在電極表面或反應(yīng)槽底部，然后沉淀去除，從而可達到降低重金屬含量的目的。KIMS

8、MOONSH等[37]進行了大量的研究實驗表明對一些金屬離子的去除效果可達到0.1mgL1以下。但此法耗能大，占地多，廢渣量大，適合處理重金屬離子濃度高的廢水。2.2.3高分子法高分子基體具有親水性的螯合形成基它與重金屬離子選擇性反應(yīng)生成不溶于水的金屬絡(luò)合物[36]。田中良幸等[38]進行了高分子重金屬捕集劑處理重金屬廢水的研究以強螯合劑二乙基二硫代氨基甲酸鈉與廢水中的金屬離子反應(yīng)生成不溶性的1：1絡(luò)合物。2.2.4氣浮法氣浮法是利用表

9、面活性物質(zhì)（常見的表面活性劑是月桂磺酸鈉）使重金屬析出物疏水化然后粘附于上升氣泡表面上浮去除[34]。按粘附方式不同將氣浮法分為離子氣浮法、泡沫氣浮法、沉淀氣浮法、吸附膠體氣浮法等四類[39]。氣浮法對處理稀的廢水中重金屬具有殘留低速度快占地少處理量大但鹽分和油脂含量高浮渣和凈化水回用問題深入研究解決。2.3生物處理法2.3.1生物絮凝法生物絮凝法是借助微生物或微生物的代謝物進行絮凝沉淀的一種方法[40]。目前的生物絮凝劑主要有五大類即

10、淀粉類、半乳甘露聚糖類、纖維素衍生物類、微生物多糖類和復(fù)合型生物混凝劑[36]。汪士新[41]從多種微生物中提取殼聚糖做為絮凝劑回收煉化廢水中Cr3、Pb2、Cu2等重金屬離子。王國惠[42]在活性污泥中發(fā)現(xiàn)一種絮凝劑菌株WJ2100當(dāng)pH=65時該菌株絮凝劑對Fe3、Na、K和Ca2等有很好的絮凝作用尤其Ca2最明顯。康建雄[43]在Pullulan絮凝劑對Pb2的研究中討論了溶液的pH值和Pb2初始濃度等影響因素。生物絮凝劑安全無毒

11、、無二次污染、絮凝效果好有廣泛的應(yīng)用前景，但也有不利之處如成本高活體生物絮凝劑保存困難等[44]。2.3.2植物整治法植物整治是利用植物茂盛的根須對重金屬離子富集、積累把重金屬轉(zhuǎn)化。重金屬離子進入植物的根部主要有兩種途徑一是植物從廢水中吸取沉淀或富集有毒金屬，二是利用植物將土壤中或水中的重金屬萃取出來。植物處理重金屬離子與環(huán)境有關(guān)不同的環(huán)境重金屬離子有不同的性質(zhì)[45]。相關(guān)研究顯示玉米、芥菜、大麥、煙草等植物對重金屬離子有修復(fù)作用[4

12、6]。Srivastava等[47]研究了木質(zhì)素對Zn2和Pb2的去除效果研究發(fā)現(xiàn)400℃比300℃時木質(zhì)素對Zn2和Pb2的去除效果有很大的提高。Yang[48]研究了濕地系統(tǒng)對Cd2的去除的影響。此外Stephen等[49]通過引入CH2CN基團對植物的物質(zhì)成分進行了改性對重金屬離子有很好的去除作用。ARGonealyes等[50]發(fā)現(xiàn)通過氧化的植物對重金屬離子的去除效果明顯提高。顏素珠[51]研究了植物對水的凈化能力和抗性進結(jié)果表

13、明水龍、心葉水車草、喜早蓮子草等對重金屬有某種程度的凈化能力。有關(guān)實驗證明[52~53]加拿大大白楊幼苗對Pb2的富集濃度達2337mgkg1。植物整治技術(shù)無二次污染有利于生態(tài)環(huán)境的改善還可得到一定的經(jīng)濟效益，此法在我國的煉化廢水處理過程中發(fā)揮的作用越來越重要。3、煉化廢水重金屬處理技術(shù)的發(fā)展方向鑒于煉化廢水中重金屬成分復(fù)雜濃度稀，達標(biāo)要求又非常嚴(yán)格傳統(tǒng)的處理技術(shù)各有千秋。其缺點表現(xiàn)為處理劑用量大、成本高、反應(yīng)慢不易控制、水質(zhì)差、殘渣不

14、穩(wěn)定。在廢水處理領(lǐng)域(1)對環(huán)境無影響的代用品的開發(fā)和利用[54](2)無毒無害新型水處理藥劑的開發(fā)和應(yīng)用[55](3)物理處理新技術(shù)、生物處理新技術(shù)和計算機輔助應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用[56](4)功效好、成本低的水處理技術(shù)和藥劑的開發(fā)[57](5)加強各種水處理技術(shù)的綜合應(yīng)用[58]等研究具有重要意義。參考文獻：[1]葛俊森梁渠.水中重金屬危害現(xiàn)狀及處理方法[J].江蘇化工200735(5):4446.[2]SekhaKCyNS.Fra