離子交換法

　　離子交換法是利用離子交換劑對(duì)廢水中的有害物質(zhì)進(jìn)行交換分離，常用的離子交換劑有腐殖酸物質(zhì)、沸石、離子交換樹(shù)脂、離子交換纖維等。離子交換的運(yùn)行操作包括交換、反洗、再生、清洗四個(gè)步驟。

　　此方法具有操作簡(jiǎn)單、可回收利用重金屬、二次污染小等特點(diǎn)，但離子交換劑成本，再生劑耗量大。

　　研究強(qiáng)酸性離子交換樹(shù)脂對(duì)含鎳廢水的處理工藝條件及鎳回收方法。結(jié)果表明：pH為6～7有利于強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)鎳離子的去除。離子交換除鎳的適宜溫度為30，適宜流速為15BV/h(即每小時(shí)l5倍樹(shù)脂床體積)。適宜的脫附劑為10%鹽酸，脫附液流速為2BV/h。前4.6BV脫附液可回用于配制電鍍槽液，平均鎳離子質(zhì)量濃度達(dá)18.8g/L。

　　Mei.1ingKong等研究了CHS—l樹(shù)脂對(duì)cr(VI)的吸附能力，發(fā)現(xiàn)Cr(VI)在低濃度時(shí)，樹(shù)脂的交換吸附率是由液膜擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)控制的。CHS一1樹(shù)脂對(duì)Cr(VI)的佳吸附pH為2～3，在298K下其飽和吸附能力為347.22mg/g。CHS一1樹(shù)脂可以用5%的氫氧化鈉溶液和5%氯化鈉溶液來(lái)洗脫，再生后吸附能力沒(méi)有明顯的下降。

　　使用鈦酸酯偶聯(lián)劑將1一Fe203與丙烯酸甲酯共聚，在堿性條件下進(jìn)行水解，制備出磁性弱酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂NDMC一1。

　　通過(guò)對(duì)重金屬Cu的吸附研究發(fā)現(xiàn)，NDMC—l樹(shù)脂粒徑較小、外表面積大，因而具有較快的動(dòng)力學(xué)性能。

　　蒸發(fā)濃縮法

　　蒸發(fā)濃縮法是通過(guò)加熱對(duì)電鍍廢水進(jìn)行蒸發(fā)，使液體濃縮達(dá)到回用的效果。一般適用于處理含鉻、銅、銀、鎳等重金屬濃度的廢水，用其處理濃度低的重金屬?gòu)U水時(shí)耗能大，不經(jīng)濟(jì)。

　　在處理電鍍廢水中，蒸發(fā)濃縮法常常與其他方法一起使用，可實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，效果不錯(cuò)，比如常壓蒸發(fā)器與逆流漂洗系統(tǒng)聯(lián)合使用。蒸發(fā)濃縮法操作簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，但是濃縮后的干固體處置費(fèi)用大，制約了它的應(yīng)用，目前一般只作為輔助處理手段。

　　生物處理技術(shù)

　　生物處理法是利用微生物或者植物對(duì)污染物進(jìn)行凈化，該方法運(yùn)行成本低，污泥量少，無(wú)二次污染，對(duì)于水量大的低濃度電鍍廢水來(lái)說(shuō)是不二之選。生物法主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法和植物修復(fù)法。

　　1.生物絮凝法

　　生物絮凝法是一種利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀來(lái)凈化水質(zhì)的方法。微生物絮凝劑是一類(lèi)由微生物產(chǎn)生并分泌到細(xì)胞外、具有絮凝活性的代謝物，能使水中膠體懸浮物相互凝聚、沉淀。

　　生物絮凝劑與無(wú)機(jī)絮凝劑和合成有機(jī)絮凝劑相比，具有處理廢水安無(wú)毒、絮凝效果好、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但其存在活體生物絮凝劑不易保存，生產(chǎn)成本等問(wèn)題，限制了它的實(shí)際應(yīng)用。目前大部分生物絮凝劑還處在探索研究階段。

　　生物絮凝劑可以分為以下三類(lèi)：

　　(1) 直接利用微生物細(xì)胞作為絮凝劑，如一些細(xì)菌、放線菌、真菌、酵母等。

　　(2) 利用微生物細(xì)胞壁提取物作為絮凝劑。微生物產(chǎn)生的絮凝物質(zhì)為糖蛋白、黏多糖、蛋白質(zhì)等分子物質(zhì)，如酵母細(xì)胞壁的葡聚糖、-乙酰葡萄糖胺、絲狀真菌細(xì)胞壁多糖等都可作為良好的生物絮凝劑。

　　(3) 利用微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)物的絮凝劑。代謝產(chǎn)物主要有多糖、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)及其復(fù)合物等。

　　近年來(lái)報(bào)道的生物絮凝劑主要為多糖類(lèi)和蛋白質(zhì)類(lèi)，前者有ZS一7、ZL—P、H12、DP。152等，后者有MBF—W6、NOC—l等。陶穎等]利用假單胞菌Gx4—1胞外聚物制得的絮凝劑對(duì)cr()進(jìn)行了絮凝吸附研究。

　　其研究結(jié)果表明，在適宜條件下Or()的去除率可達(dá)51%。研究枯草芽孢桿菌NX一2制備的生物絮凝劑v一聚谷氨酸(T-PGA)對(duì)電鍍廢水的處理效果，實(shí)驗(yàn)證明，T-PGA能有效地去除Cr3+、Ni等重金屬離子。

　　2.生物吸附法

　　生物吸附法是利用生物體自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)或成分特性來(lái)吸附水中的重金屬，然后通過(guò)固液分離，從水中分離出重金屬。

　　可以從溶液中分離出重金屬的生物體及其衍生物都叫做生物吸附劑。生物吸附劑主要有生物質(zhì)、細(xì)菌、酵母、霉菌、藻類(lèi)等。該方法成本低，吸附和解析速率快，易于回收重金屬，具有選擇性，前景廣闊。

　　研究各種因素對(duì)枯草芽胞桿菌吸附電鍍廢水中Cd效果的影響，結(jié)果表明：pH為8、吸附劑用量為10g/L(濕重)、攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為800r/min、吸附時(shí)間為10min的條件下，廢水中鎘的去除率達(dá)93%以上。

　　吸附鎘后的枯草芽胞桿菌細(xì)胞膨大，色澤變亮，細(xì)胞之間相互粘連。Cd2+與細(xì)胞表面的鈉進(jìn)行了離子交換吸附。

　　殼聚糖是一種堿性天然分子多糖，由海洋生物中甲殼動(dòng)物提取的甲殼素經(jīng)過(guò)脫乙?；幚矶玫剑梢杂行У厝コ婂儚U水中的重金屬離子。

　　通過(guò)乳化交聯(lián)法制備了磁性二氧化硅納米顆粒組成的殼聚糖微球，然后用乙二胺和縮水甘油基三甲基氯化反應(yīng)的季銨基團(tuán)改性，所得生物吸附劑具有很的耐酸性和磁響應(yīng)。

　　用它來(lái)去除酸性廢水中的cr(VI)，在pH為2.5、溫度為25的條件下，大吸附能力為233.1mg/g，平衡時(shí)間為40～120min[取決于初始Cr(VI)的濃度。使用0.3mol/LNaOH和0.3mol/LNaC1的混合液進(jìn)行吸附劑再生，解吸率達(dá)到95.6%，因此該生物吸附劑具有很的重復(fù)使用性。

　　3.生物化學(xué)法

　　生物化學(xué)法是指微生物直接與廢水中的重金屬進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使重金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶性的物質(zhì)而被去除。

　　從電鍍廢水中篩選分離出3株可以效降解自由氰根的菌種，在佳條件下可以將80mg/L的CN一去除到0.22mg/L。研究發(fā)現(xiàn)，有許多可以將cr(VI)還原成低毒cr(III)的微生物，如無(wú)色桿菌、土壤細(xì)菌、芽孢桿菌、脫硫弧菌、腸桿菌、微球菌、硫桿菌、假單胞菌等，其中除了大腸桿菌、芽孢桿菌、硫桿菌、假單胞菌等可以在好氧條件下還原Cr(VI)，其余大部分菌種只能在厭氧條件下還原cr(VI)。

　　R.S.Laxman等發(fā)現(xiàn)灰色鏈霉菌能在24～48h內(nèi)把cr(VI)還原成cr(III)，并能夠?qū)r(III)顯著地吸收去除。中科院成都生物研究所的李福、吳乾菁等從電鍍污泥、廢水及下水道鐵管內(nèi)分離篩選出35株菌種，并獲得了SR系列復(fù)合功能菌，該功能菌具有效去除Cr(VI)和其他重金屬的功效，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了工程應(yīng)用，取得較好的效果。

　　4.植物修復(fù)法

　　植物修復(fù)法是利用植物的吸收、沉淀、富集等作用來(lái)處理電鍍廢水中的重金屬和有機(jī)物，達(dá)到治理污水、修復(fù)生態(tài)的目的。

　　該方法對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)較少，有利于環(huán)境的改善，而且處理成本低。人工濕地在這方面起著重要的作用，是一種發(fā)展前景廣闊的處理方法。

　　李氏禾是一種可富集金屬的水生植物，在去除水中重金屬方面具有很大的。在人工濕地種植了李氏禾，用以處理含鉻、銅、鎳的電鍍廢水，使它們的含量分別降低了84.4%、97.1%和94_3%。當(dāng)水力負(fù)荷小于0.3m/(m2·d1時(shí)，出水中的重金屬濃度符合電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求;當(dāng)進(jìn)水鉻、銅和鎳的濃度為5、10和8mg/L時(shí)，仍能達(dá)標(biāo)排放。

　　可見(jiàn)用李氏禾處理中低濃度的電鍍廢水是可行的。質(zhì)量平衡表明，鉻、銅和鎳大部分保留在人工濕地系統(tǒng)的沉積物中。

　　吸附法

　　吸附法是利用比表面積大的多孔性材料來(lái)吸附電鍍廢水中的重金屬和有機(jī)污染物，從而達(dá)到污水處理的效果。

　　活性炭是使用早、廣的吸附劑，可以吸附多種重金屬，吸附容量大，但是活性炭?jī)r(jià)格昂貴，使用壽命短，需要再生且再生費(fèi)用不低。一些天然廉價(jià)材料，如沸石、橄欖石、嶺土、硅藻土等，也具有較好的吸附能力，但由于各種原因，幾乎沒(méi)有得到工程應(yīng)用。

　　以沸石作為吸附劑處理電鍍廢水，發(fā)現(xiàn)在靜態(tài)條件下，沸石對(duì)鎳、銅和鋅的吸附容量分別達(dá)到5.9、4.8和2.7mg/g.先以磁性生物炭去除電鍍廢水中的Cr(vI)，

　　然后通過(guò)外部磁場(chǎng)分離，使得cr(VI)的去除率達(dá)到97.11%。而在10rain的磁選后，濁度由4075NTU降至21.8NTU。其研究還證實(shí)了吸附過(guò)程后，磁性生物炭仍保留原來(lái)的磁分離性能。近年來(lái)又研制開(kāi)發(fā)了一些新型吸附材料，如文中提到的生物吸附劑以及納米材料吸附劑。

　　納米技術(shù)是指在1～100nm尺度上研究和應(yīng)用原子、分子現(xiàn)象，由此發(fā)展起來(lái)的多學(xué)科交叉、基礎(chǔ)研究與應(yīng)用緊密聯(lián)系的科學(xué)技術(shù)。納米顆粒由于具有常規(guī)顆粒所不具備的納米效應(yīng)，因而具有更的催化活性。

　　納米材料的表面效應(yīng)使其具有的表面活性、表面能和的比表面積，所以納米材料在制備性能吸附劑方面表現(xiàn)出巨大的。雷立等l采用溫和水熱法一步快速合成了鈦酸鹽納米管(TNTs)，并應(yīng)用于對(duì)水中重金屬離子Pb(II)、cd(II)和Cr(III)的吸附。

　　結(jié)果表明：pH=5時(shí)，初始濃度分別為200、100和50mg/L的Pb(II)、Cd(II)和Cr(III)在TNTs上的平衡吸附量分別為513.04、212.46和66.35mg/L，吸附性能優(yōu)于傳統(tǒng)吸附材料。納米技術(shù)作為一種效、節(jié)能環(huán)保的新型處理技術(shù)，得到人們的廣泛認(rèn)同，具有很大的發(fā)展。

　　光催化技術(shù)

　　光催化處理技術(shù)具有選擇性小、處理效率、降解產(chǎn)物徹底、無(wú)二次污染等特點(diǎn)。

　　光催化的是光催化劑，常用的有TiO2、ZnO、WO3、SrTiO3、SnO2和Fe2O3。其中TiO2具有化學(xué)穩(wěn)定性好、無(wú)毒、兼具氧化和還原作用等諸多特點(diǎn)。TiO：在受到一定能量的光照時(shí)會(huì)發(fā)生電子躍遷，產(chǎn)生電子一空穴對(duì)。

　　光生電子可以直接還原電鍍廢水中的金屬離子，而空穴能將水分子氧化成具有強(qiáng)氧化性的OH自由基，從而把很多難降解的有機(jī)物氧化成為COz、H：0等無(wú)機(jī)物，被認(rèn)為是有前途、有效的水處理方法之一。

　　以懸浮態(tài)的TiO2為催化劑，在紫外光的作用下對(duì)絡(luò)合銅廢水進(jìn)行光催化反應(yīng)。結(jié)果表明：當(dāng)TiO2投加量為2g/L，廢水pH=4時(shí)，在300W壓汞燈照射下，載入60mL/min的空氣反應(yīng)40rain，對(duì)120mg/LEDTA絡(luò)合銅廢水中Cu(II)與COD的去除率分別達(dá)到96.56%和57.67%。實(shí)施了“物化一光催化一膜”處理電鍍廢水的工程實(shí)例，出水COD去除率達(dá)到70%以上，同時(shí)TiO2光催化劑可重復(fù)使用。

　　膜法的引入可大大提水質(zhì)，使處理后水質(zhì)達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，提了電鍍廢水的資源化利用率，回用率達(dá)到85%以上，大大節(jié)約了成本。然而光催化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中受到了很多的限制，如重金屬離子在光催化劑表面的吸附率低，催化劑的載體不成熟，遇到色度大的廢水時(shí)處理效果大幅下降，等等。不過(guò)光催化技術(shù)作為效、節(jié)能、清潔的處理技術(shù)，將會(huì)有很大的應(yīng)用前景。

　　重金屬捕集劑

　　重金屬捕集劑又叫重金屬螯合劑，它能與廢水中的大部分重金屬離子產(chǎn)生強(qiáng)烈的螯合作用，生成的分子螯合鹽不溶于水，通過(guò)分離就可以去除廢水中的重金屬離子。

　　重金屬捕集劑處理后的重金屬?gòu)U水中剩余的重金屬離子濃度大部分都能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。以二硫代氨基甲酸鹽重金屬離子捕集劑XMT探討了不同因素對(duì)Cu的捕集效果，對(duì)Cu去除率在99%以上，出水Cu濃度小于0.05mg/L，出水遠(yuǎn)低于GB21900-2008的“表3”標(biāo)準(zhǔn)。

　　選取3種市售重金屬捕集劑對(duì)實(shí)際電鍍廢水中的Cu2+、Zn2+、Ni進(jìn)行同步深度處理，發(fā)現(xiàn)三聚硫氰酸三鈉(簡(jiǎn)稱(chēng)TMT)對(duì)Cu的去除效果為顯著，投加量少且效果穩(wěn)定，但對(duì)Ni的去除效果較差。甲基取代的二硫代氨基甲酸鈉(以Me2DTC表示)的適用性強(qiáng)，對(duì)3種重金屬離子均具有良好的去除效果，可達(dá)到GB21900-2008中的“表3”排放標(biāo)準(zhǔn)，且在DH=9.70時(shí)處理效果佳。至于乙基取代的二硫代氨基甲酸鈉(Et2DTC)，對(duì)Ni的去除效果不佳。

　　重金屬捕集劑因效、低能、處理費(fèi)用相對(duì)較低等特點(diǎn)而有很大的實(shí)用性。

　　結(jié)語(yǔ)

　　電鍍廢水成分復(fù)雜，應(yīng)盡量分工段處理。在選擇處理方法時(shí)，應(yīng)充分考慮各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，加強(qiáng)各種水處理技術(shù)的綜合應(yīng)用，形成組合工藝，揚(yáng)長(zhǎng)避短。

　　重金屬具有很大的回收且毒性大，在電鍍廢水處理過(guò)程中應(yīng)多使用重金屬回收利用的工藝，盡可能地減少排放。

　　基于化學(xué)沉淀法污泥產(chǎn)量大，電化學(xué)法能耗，膜分離技術(shù)的膜組件造價(jià)且易受污染等諸多問(wèn)題，就現(xiàn)有電鍍廢水處理技術(shù)而言，應(yīng)向著節(jié)能、效、無(wú)二次污染的方向改進(jìn)。

　　同時(shí)可與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能化控制。還可結(jié)合材料學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科，開(kāi)發(fā)出更適合處理電鍍廢水的新型材料。

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