零價(jià)鐵去除廢水中的鉛和汞.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的迅猛發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程日益加快，通過(guò)各種途徑進(jìn)入環(huán)境中的重金屬呈逐年增加的趨勢(shì)。廢水排放是環(huán)境中重金屬污染的重要來(lái)源，含鉛廢水主要來(lái)自電鍍、冶金、鑄造、采礦、石油、電池、機(jī)械和印刷等行業(yè)，含汞廢水主要來(lái)自采礦、氯堿、雷汞、電器電子、制藥和印染等行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)廢水中Pb、Hg含量分別為2.25～6.78mg/L、0.047～129.8μg/L;2007年，排放總量分別達(dá)到191t和1t。進(jìn)入環(huán)

2、境中的Pb、Hg不能被微生物降解，能夠在環(huán)境中長(zhǎng)期存在，污染人們賴以生存的大氣、水和土壤環(huán)境;另一方面，動(dòng)植物能夠富集和積累環(huán)境中的Pb、Hg，并通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和骨骼都會(huì)造成不良影響。
　　 目前，去除廢水中Pb、Hg的主要方法有化學(xué)沉淀法、離子交換法、吸附法、電解法和膜分離法等。但是，這些方法存在運(yùn)行成本高、操作繁瑣或容易造成二次污染等缺點(diǎn)，迫切需要發(fā)展去除廢水中Pb、Hg的新技術(shù)

3、。零價(jià)鐵(ZVI)具有還原能力強(qiáng)、價(jià)廉易得和環(huán)境友好等特點(diǎn)，還原后還會(huì)生成可強(qiáng)烈吸附污染物的鐵氧化物和鐵氫氧化物等膠體，進(jìn)一步去除廢水中的污染物。目前，ZVI氧化還原技術(shù)主要用于廢水中Cr、Co、Cu、Zn和As等重金屬的去除，都取得了較好的去除效果，少見(jiàn)用于廢水中Pb和Hg的去除研究的報(bào)道。
　　 本文采用靜態(tài)搖瓶實(shí)驗(yàn)，研究了ZVI對(duì)廢水中pb2+、Hg2+的去除效果;研究中優(yōu)化了pb2+、Hg2+的去除條件，探討了Cl-、C

4、a2+、胡敏酸(Humicacid，HA)對(duì)pb2+、Hg2+去除率的影響;獲得了ZVI去除廢水中pb2+、Hg2+的動(dòng)力學(xué)特征，利用掃描電子顯微鏡和X-射線衍射分析表征了處理前后ZVI的表面形貌和成分變化，初步分析了ZVI去除廢水中pb2+、Hg2+的作用機(jī)制，為拓展ZVI氧化還原技術(shù)在處理廢水中重金屬的應(yīng)用、提高重金屬的去除率提供科學(xué)依據(jù)。取得如下的主要研究成果:
　　 1.獲得ZVI去除廢水中pb2+、Hg2+的最優(yōu)條件。

5、當(dāng)廢水中pb2+和Hg2+的初始濃度分別為8mg/L和0.1mg/L，初始pH為5，ZVI用量為0.0017g/mL，溫度為25℃，去除時(shí)間為480min時(shí)，pb2+、Hg2+的去除率可分別達(dá)到98.35％和94.5％，出水中pb2+、Hg2+濃度均滿足國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的要求。去除過(guò)程均符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，ZVI對(duì)Hg2+的去除速率常數(shù)(0.010min-1)高于pb2+的去除速率常數(shù)(0.008

6、1min-1)。
　　 2.在廢水中加入Cl-、Ca2+、HA，發(fā)現(xiàn)Cl-、HA的濃度變化對(duì)pb2+的去除率沒(méi)有顯著影響;隨著Ca2+濃度的增加，pb2+的去除率呈降低趨勢(shì)。Cl-、Ca2+的濃度變化對(duì)Hg2+的去除影響顯著，當(dāng)Cl-、Ca2+的濃度分別為0.01mol/L、0.25mmol/L時(shí)，會(huì)抑制Hg2+的去除;當(dāng)Cl-和Ca2+的濃度分別為0.03mol/L、0.5～0.8mmol/L時(shí)，對(duì)Hg2+的去除有促進(jìn)作用;H

7、A的存在可顯著提高Hg2+的去除率，但低濃度(1.5mg/L)HA的去除率略高于高濃度(3～5mg/L)。
　　 當(dāng)Cl-、Ca2+、HA單獨(dú)存在時(shí)，pb2+、Hg2+的去除過(guò)程均符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征，廢水中pb2+的去除速率常數(shù)分別提高2.07、1.09和2.95倍，Hg2+的去除速率常數(shù)分別提高1.65、1.69和1.51倍。當(dāng)Cl-+Ca2+、Cl-+HA、Cl-+Ca2++HA存在時(shí)，廢水中pb2+、Hg2+的去除率

8、沒(méi)有顯著提高，但pb2+的去除速率分別提高3.62、2.46和1.95倍，Hg2+的去除速率提高1.97、2.22和1.44倍，去除過(guò)程均符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征。其原因是當(dāng)廢水中有Cl-存在時(shí)，Cl-可以進(jìn)入鐵氧化物和氫氧化物的間隙，抵消ZVI腐蝕產(chǎn)物Fe2+和Fe3+的部分正電荷，產(chǎn)生孔蝕，強(qiáng)化鐵氧化物和氫氧化物對(duì)廢水中pb2+、Hg2+的吸附作用;Ca2+存在可以促進(jìn)鐵氧化物和氫氧化物的聚集，通過(guò)共沉淀作用去除廢水中的pb2+、H

9、g2+，但聚集的鐵氧化物和氫氧化物會(huì)堆積在ZVI表面形成鈍化層，降低pb2+的去除率;HA與Fe2+、pb2+或Hg2+形成復(fù)合物，共沉淀廢水中的pb2+，也可以增強(qiáng)Fe2+和Hg2+的溶解性，緩解鈍化的形成，有利于Hg2+的去除。當(dāng)Cl-、Ca2+和HA共同存在時(shí)，Ca2+、Fe2+、pb2+或Hg2+與HA結(jié)合形成的多元復(fù)合物共沉淀廢水中的pb2+、Hg2+，可提高它們的去除速率。
　　 3.掃描電子顯微鏡和X-射線衍射分析