重金屬廢水處理(銅鎳)

1、重金屬廢水的處理,含銅污水 含鎳污水,1,重金屬廢水污染,2,重金屬廢水污染,3,重金屬廢水污染,4,重金屬廢水污染,5,6,重金屬廢水污染,7,重金屬污染來源,交通污染,工業(yè)污染源,廢水,廢渣,廢氣,生活污染,汽車尾氣,,廢舊電池,金屬表面處理,金屬礦山采選,有色金屬冶煉,皮革鞣制加工,,基礎化學原料和涂料、顏料,化妝品等,,8,9,10,重金屬污染特點,不能被生物降解，只能被遷移、轉(zhuǎn)化、和濃縮富集。在環(huán)境中循環(huán)?？稍谑澄镦湶粩喔?/p>

2、集，造成公害。其毒性大小與重金屬的濃度、價態(tài)和存在形式有關(guān)。金屬有機化合物比相應金屬無機化合物的毒性強得多?？扇苄越饘俦阮w粒態(tài)金屬毒性大。重金屬對土壤污染具有不可逆轉(zhuǎn)性。,11,重金屬污染特點,12,重金屬污染特點,重金屬,土壤,大氣,水體,植物,動物,人體,13,第一、二類污染物重金屬排放（GB8978——1996）,14,環(huán)境污染重金屬通常指：汞、鎘、鉛、鉻、砷、鋅、銅、鎳、鈷、鉈、錫等。重金屬在水中存在形式：

3、 1、游離態(tài)； 2、絡合態(tài)常見絡合劑：EDTA、NTA、CN-、CNS-、NH3、硫脲、酒石酸、檸檬酸、腐殖酸、胡敏酸和富里酸等。絡合重金屬特點：穩(wěn)定、難降解、毒性強絡合重金屬廢水來源：金屬冶煉、印刷電路板（PCB）、印染、電鍍、機械等。,水中重金屬的存在形式,15,重金屬廢水處理,工藝思路一：將溶解重金屬轉(zhuǎn)化成難溶或不溶的重金屬形態(tài)，從而從水中除去。優(yōu)點：技術(shù)成熟，投資成本低等。不足：產(chǎn)生重金屬污泥，需

4、要破壞絡和，對PH值和加藥量要求嚴格，需要后續(xù)過濾才能達標等。,化學沉淀法,氫氧化物沉淀,硫化物沉淀,,鐵氧體沉淀,16,螯合捕捉沉淀,絡合重金屬廢水的破壞,氧化還原法破絡 （鐵粉還原、Fenton催化氧化、光催化、臭氧氧化、NaClO：氰化物絡合）化學藥劑置換破絡： （Na2S、FeCl3、FeSO4、專用藥劑如SX、TMT、S946、EP110等）電解法-離子交換破絡： （電凝聚、內(nèi)電解、電沉積等）

5、調(diào)節(jié)pH值破絡： （調(diào)pH至2~3，加堿吹脫：銅氨絡合）,17,化學沉淀法處理含銅廢水,Cu2++2OH-→Cu（OH）2↓,KSP=2.2×10-22,當PH控制在8.5~9.5之間時，去除率最高，出水Cu2+可達1mg/L以下；當PH高于10，去除率有所降低，即出現(xiàn)返溶現(xiàn)象。,Cu2++S2-→CuS↓,KSP=8.5×10-45,添加NaS等能與Cu2+形成穩(wěn)定沉淀物，出水Cu2+可達0.5mg/L

6、以下，控制PH和NaS量。,18,化學沉淀法處理含鎳廢水,Ni2++2OH-→Ni（OH）2↓,KSP=5.4×10-16,當PH＞9.2時，出水Ni2+可達1.2mg/L；PH=10~12時，Ni2+的去除更徹底。,Ni2++S2-→NiS↓,KSP=3.0×10-21,NaS能與Ni2+形成穩(wěn)定沉淀物，可使鎳更完全被去除，常作氫氧化物沉淀的補充。,19,重金屬廢水處理,工藝思路一：將溶解重金屬轉(zhuǎn)化成難溶或不溶的重

7、金屬形態(tài)，從而從水中除去。,化學沉淀法,氫氧化物沉淀,硫化物沉淀,,鐵氧體沉淀,20,螯合捕捉沉淀,碳酸鹽沉淀,鋇鹽沉淀,1973年日本NEC公司提出鐵氧體沉淀法。鐵氧體通式：MFeO4，呈尖晶石立方結(jié)晶狀，是一種性能優(yōu)良硬磁半導體材料。特點：可一次性去除多種重金屬，沉淀顆粒大易分離，但鐵鹽投加量大，反應溫度高，消耗能量多，處理時間長，不能連續(xù)操作。,鐵氧體沉淀處理含銅廢水,（1-x）Fe2+ +2Fe3+ +xCu2+

8、 +8OH-→ CuxFe（3-x）O4+4H2O x=0~1,反應最佳條件：pH=10.0、n(Fe2+ )∶n(Cu2+ )=10、n(Fe3+ )∶n(Fe2+ )=1.5∶1、反應溫度為30℃、銅去除率可達99.95%左右。,21,鐵氧體沉淀處理含鎳廢水,Fe2+ +Fe3+ +Ni2+ +OH-→Ni(OH)2+ Fe(OH)3+ Fe(OH)2→復合鐵氧體↓,反應最佳條件：pH=8.5~9.0、n(Fe2+ )∶n

9、(Cu2+ )=12、n(Fe3+ )∶n(Ni2+ )=1.5/或投料比=14，反應溫度為30~40℃、Ni去除率可達99.92%。,22,利用重金屬螯合劑投加到廢水中，捕捉重金屬離子，該法形成的螯合物穩(wěn)定性高，污泥沉淀快，捕集效果不受其他堿金屬影響，也不受PH變化影響。缺點：費用高、產(chǎn)生二次污染。新產(chǎn)品：含氮型螯合樹脂、多胺型螯合樹脂、聚乙烯亞胺（PEI）、PEI/SiO2螯合樹脂、離子螯合纖維、聚丙烯腈基（PAN）螯合纖維,螯

10、合沉淀處理重金屬廢水,23,NH3-N型重金屬沉淀劑,特點：*處理方法簡單；*多種重金屬存在可一次處理達標；*有絡合物和共存鹽也能發(fā)揮作用；*絮體粗大，沉淀快，脫水快；*污泥量少且穩(wěn)定無毒。,24,重金屬廢水處理,工藝思路一：將溶解重金屬轉(zhuǎn)化成難溶或不溶的重金屬形態(tài)，從而從水中除去。優(yōu)點：可處理多種重金屬、無需加藥、可破壞絡合，能去除有機物提高生化性，占地小操作簡便靈活。不足：能耗較高，存在析氧析氫副反應，填料板結(jié)。,25,

11、電化學法,電凝聚法,電還原法,,磁電解法,內(nèi)電解法,回收銅,電化學法處理重金屬廢水,電凝聚法：電極材料為鐵或鋁。發(fā)展方向：高壓脈沖取代直流電凝聚磁電解法：電解槽外加磁場特點：促進傳質(zhì)和電化學反應速度降低槽電壓和濃差極化節(jié)省電能，提高電解效率,Fe/Al → Fe2+/Fe3+ /Al3+ → 氫氧化物↓（吸附）,26,電還原法（電沉積）：陰極還原法采用惰性陽極，重金屬離子在靜電場作用下向陰極遷移，在陰極表面沉積，可回

12、收高純度重金屬。出水重金屬濃度可降至0.1mg/L以下，適用于各種高低濃度重金屬廢水處理。新型電解反應器：陰極填充石墨纖維、金屬毛或碳纖維的填充床或三維電極。,電化學法處理重金屬廢水,27,內(nèi)電解法：原電池反應機理很復雜，包括電極反應、置換、氧化還原、吸附、配位絡合、共沉淀、中和、催化反應等多種反應的綜合作用。反應材料：鐵屑/鋁屑/合金，石墨/焦炭，陰陽極面積比1:1~20可提高反應速率,電化學法處理重金屬廢水,28,化學

13、沉淀與電化學處理重金屬廢水對比,29,重金屬廢水處理,工藝思路一：將溶解重金屬轉(zhuǎn)化成難溶或不溶的重金屬形態(tài)，從而從水中除去。特點：可利用機械、輕工等行業(yè)廢鐵料，以廢治廢；能同時去除多種重金屬離子，去除效果好；工藝裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、占地小、運行費用低。不足：易出現(xiàn)結(jié)塊、溝流現(xiàn)象，時間長影響處理效果。,30,置換反應,鐵屑置換法,回收重金屬,鐵屑置換法處理,通過加入活潑金屬鐵，而置換出廢水中的銅和鎳，可得到海綿銅。影響因子：

14、 鐵粉用量（應過量10%）； 置換時間（不少于20分鐘）； 置換溫度（在80~90e） 溶液pH（等于4左右）,31,工藝思路二：在不改變重金屬化學形態(tài)下進行濃縮分離?？蓪崿F(xiàn)出水回用,重金屬廢水處理方式,膜分離技術(shù),納濾/反滲透,,電滲析/EDI,離子交換法,膠團強化超濾（MEUF）,32,蒸發(fā)濃縮,吸附/吸收,物理化學吸附,生物吸附/植物,,膜分離處理重金屬廢水,100,,,,,,,,,,反滲透

15、,超濾,納濾,微濾,過濾,0.0001,0.001(1nm),0.01(10nm),1,10,0.01,0. 1,1.0,10.0,20.0,,[MPa],壓差ΔP,微?；蚍肿哟笮?[μm],孔徑：0.1~10μm,孔徑：>10μm,孔徑：1~100nm,孔徑：0.1nm,孔徑：1nm,,,,,,0.1(100nm),33,四大壓力驅(qū)動濾膜的分離特性對照,膜,截留物,,,,,,,,,,,,,,,,,截留物質(zhì),膜過程,,,34

16、,納濾/反滲透處理重金屬廢水,原理：溶解--擴散理論、Donnan效應優(yōu)點：出水可直接回用于生產(chǎn)；濃縮液可達到回收重金屬的濃度，實現(xiàn)水的閉路循環(huán)，和零排放。不足：操作壓力高、費用高、膜易污染、只適用于低濃度微污染水的處理，需要預處理和保護措施。,35,36,工藝思路二：在不改變重金屬化學形態(tài)下進行濃縮分離。可實現(xiàn)出水回用,重金屬廢水處理方式,膜分離技術(shù),納濾/反滲透,,電滲析/EDI,離子交換法,膠團強化超濾（MEUF）,37,蒸發(fā)

17、濃縮,吸附/吸收,物理化學吸附,生物吸附/植物,,電滲析處理重金屬廢水,含Cu2+、Ni2+、Zn2+的廢水適宜電滲析處理。要求有足夠的電導率來提高滲透效率。,38,EDI電去離子處理,39,膜分離處理重金屬廢水,40,工藝思路二：在不改變重金屬化學形態(tài)下進行濃縮分離。可實現(xiàn)出水回用,重金屬廢水處理方式,膜分離技術(shù),納濾/反滲透,,電滲析/EDI,離子交換法,膠團強化超濾（MEUF）,41,蒸發(fā)濃縮,吸附/吸收,物理化學吸附,生物吸附

18、/植物,,離子交換法：離子交換樹脂作吸附劑，對溶液中的離子選擇性發(fā)生置換反應，是一種可逆的等當量化學反應。特點：無毒、可反復再生、出水水質(zhì)好、適應PH變化范圍大不足： 交換容量有限； 反洗再生酸堿耗量大； 樹脂昂貴，且易重金屬中毒； 對進水水質(zhì)要求嚴格,離子交換法處理,42,工藝思路二：在不改變重金屬化學形態(tài)下進行濃縮分離?？蓪崿F(xiàn)出水回用,重金屬廢水處理方式,膜分離技術(shù),納濾/反滲透,,電滲析

19、/EDI,離子交換法,膠團強化超濾（MEUF）,43,蒸發(fā)濃縮,吸附/吸收,物理化學吸附,生物吸附/植物,,小結(jié),絡合重金屬,破壞絡和,加堿沉淀,硫化物沉淀,鐵氧體沉淀,螯合捕捉沉淀,電凝聚+沉淀,電還原/沉積,游離重金屬,內(nèi)電解+沉淀,鐵屑置換,達標排放或深度處理后回用,蒸發(fā)濃縮,回收,44,小結(jié),絡合重金屬,游離重金屬,破壞絡合,預處理+離子交換,預處理+RO,預處理+ED/EDI,預處理+NF,膠團強化超濾,吸附/生物絮凝,產(chǎn)水回