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含铜废水处理方法介绍

作者: 江苏大宇环保设备有限公司 时间:2019-03-22 来源:http://www.jsdayu.cn
摘要:随着冶金工业和电子行业的发展,产生了大量铜粉洗涤废水、电镀废水和印刷电路板生产过程的碱氨蚀刻液,这些含铜废水具有较高经济价值,但对人及环境都有危害。相关研究表明,...

随着冶金工业和电子行业的发展,产生了大量铜粉洗涤废水、电镀废水和印刷电路板生产过程的碱氨蚀刻液,这些含铜废水具有较高经济价值,但对人及环境都有危害。相关研究表明,作为生命必须的有益元素,铜本身毒性较小,但人体吸入过量铜后会刺激消化系统,引起腹痛呕吐,长期过量可造成肝硬化。铜对低等生物和农作物毒性也较大,对鱼类达0.1-0.2mg/L即可致死;对农作物,铜是重金属中毒性最高者,它以离子的形态固定于根部,影响养分吸收机能,使农作物出现病害。土壤中含铜量20mg/kg时,小麦会枯死;达到200mg/kg时,水稻会枯死。用含铜废水灌溉农田,将使作物受害,大大影响农作物的生长。氨蚀刻废液中铜离子超标14-16万倍,对水、土均会产生严重污染。当水中含铜0.01mg/L时,水的生化耗氧过程会受到抑制,对水体自净有明显的影响,超过3.0mg/L时会产生异味。而且水体中的铜元素不能被微生物分解,相反生物体可使其富集,并把它转化为毒性更大的重金属有机化合物,很容易通过水系进入人体。由于铜与人体中某些组织的亲和力特别大,结合后会抑制酶的活性,从而对人体发生毒害作用。所以含铜废水在排放前如能回收利用则不仅可解决铜对环境的污染问题,而且节约资源,具有一定的经济效益。目前,比较系统的含铜废水处理方法有化学法、物化法及生物法等。
1、化学法
(1)化学沉淀法:主要分为石灰法和硫化物沉淀法等。石灰法是作为工业上处理含铜等重金属离子酸性废水应用较广的一种方法,其机理主要是往废水中添加碱(一般是氢氧化钙)提高其pH,使铜等重金属离子生成难溶氢氧化物沉淀,从而降低废水中铜离子含量而达到排放标准。石灰法能除去废水中大部分的铜等重金属离子,且方法简单,处理工艺成本低、处理效果好,但处理后的净化水有较高的pH值及钙硬度,净化水有严重的结垢趋势,必须采用合适的水质稳定措施进行阻垢后才能实现回用。硫化物沉淀法是利用添加Na2S、CaS和H2S等能与重金属形成比较稳定的硫化沉淀物的原理,从而达到去除重金属的目的的一种方法。专利CN102010084采用硫化物沉淀法处理含铜废水,该方法处理后的废水硫含量,铜含量达到排放标准,回收单质硫和硫化铜纯度高,但易产生硫化氢气体,处理操作要求高,硫化铜比铜粉更难回收,颗粒小不易分离,且加入大量化学试剂,存在二次污染。
(2)电解法:电解法作为一种较为成熟的水处理技术,以往多用于处理含氰、含铬的电镀废水,近年已广泛应用于处理印染废水、制药废水、制革废水、造纸黑液等。在对含铜废水进行电解时,Cu2+向阴极迁移并在电极表面析出,从而达到有效降低体系中的Cu2+的目的。电解法处理含铜废水不仅在理论上较为成熟,而且平板电极电解槽、流态化电解槽等处理装置均在生产实际中得到广泛应用。专利CN103588262采用电解槽等PLC控制系统处理含铜废水,处理后的水客循环使用,设备自动化控制,实现铜离子回收,但该方法需投入大量设备,且自动化控制系统维护成本高,铜回收率低。

2、物化法
(1)反渗透法:反渗透过程是以选择性透过膜为分离介质,借助于外界能量将原料一侧组分选择性地透过膜,从而达到分离、浓缩或提纯的目的。这一过程是物理过程,不会发生相变,其实质是两种不同物质的分离。目前,反渗透膜分离技术发展迅速,已成为一种重要的处理含铜等重金属废水的方法。与其他相变化技术相比,膜法处理废水不会发生相变化,因而所需能量少、能耗低,不往系统内添加或少量添加化学物质,因此不会产生污泥和残渣,也不会产生二次污染,且处理设备占地面积小,设备紧凑,易控制,可以进行连续操作。但该法存在不耐高温、抗压实性及抗微生物的侵蚀能力较差、膜质量要求高及使用年限短、水体通常需预处理等缺点。
(2)离子交换法:该方法是铜离子与离子交换树脂发生交换,以达到富集铜离子、消除或降低废水中铜离子的目的。专利CN1022221采用阴离子树脂中含被可置换的氢氧根离子回收铜离子,该方法阴离子树脂中含被可置换的氢氧根离子,能置换出水中的酸根离子。同时使用阴离子树脂和氢型阳离子树脂可以将水变为纯净水,有利于铜的将回收,水变为纯净水,回收利用,但是投入大,阴离子树脂要求高、制备工艺复杂,不便于控制管理。
(3)吸附处理法:吸附处理法是利用固体表面分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面活性能,当水中的铜离子碰撞固体表面时,受到这些不平衡的吸引力而停留在固体表面上。这些吸引力主要是溶质与固体表面的亲和力、溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华力或化学键力。吸附过程结束后,吸附剂经过一定处理可以解吸并重复利用,吸附及洗脱的铜离子可以回收利用。专利CN104556290A由牛粪制备活性炭吸附铜离子,实现了废水中铜离子吸附去除,但制备牛粪活性炭步骤繁琐,需要两次调节pH值,铜离子去除效果不明确。除采用无机吸附处理外,通常还使用高分子有机螯合剂或高分子絮凝剂等来处理重金属废水,它是通过高分子的吸附架桥或电中和的絮凝作用降低水中致浊物质的含量,或依靠其分子上配位基团的配位与水中的铜离子发生离子交换或是产生螯合作用,从而使铜离子从废水中脱离,达到净化的目的。

3、生物法
生物吸附技术是近年发展起来的一种有效的处理低浓度重金属离子废水的生物处理技术,它具有吸附容量大、选择性强、效率高、消耗少、费用低等优点。生物材料吸附一般仅指非活性微生物的吸附作用。生物细胞吸收金属的方式有两种过程:一是活细胞体的主动吸收,另一种是通过细胞壁上或是细胞内的化学基团与金属螯合而进行被动吸收。前者是生化反应,后者则是采用物理化学吸附原理。前者可以采用活性菌种,如活性污泥对金属离子废水进行处理,是生物处理。后者采用藻类、菌种或是植物,通过物理、化学吸附或是通过沉降、晶体化作用沉积于细胞表面,不包括生物的新陈代谢和物质的主动运输过程,是生物吸附过程。专利CN103508619在废水中加入木质纤维原料吸附铜离子,再加入纤维素酶使其溶解,最后加入碱性物质沉淀回收铜对环境友好,该方法纤维素酶容易失活,铜回收率低,投入成本高,处理操作复杂。

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