沉淀-吸附综合法去除废水汞的研究*

潘沛玲，罗伟宏

(肇庆医学高等专科学校化学教研室，广东　肇庆　526200)



沉淀-吸附综合法去除废水汞的研究*

潘沛玲，罗伟宏

(肇庆医学高等专科学校化学教研室，广东肇庆526200)

以废弃的柚子皮为原料，研究ZnCl2改性后的柚子皮对经过Na2S沉淀法处理后废水Hg2+去除率以及最佳实验条件。实验结果表明，在pH为9，硫化钠加入量为0.36 g/mL，同时加入絮凝剂FeSO4条件下，硫化物-改性柚子皮综合法去除废水汞实验的去除率达到96%以上，终末废水汞的含量平均为0.0378 mg/L，达到国家0.05 mg/L的排放标准。

沉淀；吸附；汞；改性柚子皮

随着工业技术的不断发展，各类含有重金属离子的废水排入自然界，恶化环境，并严重威胁人类和其他生物的健康，已经引起人们的高度关注[1]。其中以汞污染带来的危害最为严重。汞污染主要来源于氯碱行业、塑料行业、电子工业、混汞炼金和雷汞生产等排放的废水[2]。目前有很多种去除废水汞的方法，最普遍的方法是吸附法及化学沉淀法[3]。研究最热门的处理含重金属废水的方法是吸附法，吸附法的特点是：二次污染小，在污水处理中不会带入新的污染物[4]；可以先用化学沉淀法处理含汞废水，把汞离子的浓度降低，然后用吸附法进行深度处理[5]；吸附剂的品种比较多，可以满足不同的要求，比较常用的是活性炭，但活性炭吸附法的处理成本比较高[6]。目前研究比较多是以各种废弃物如玉米芯[7-10]，花生壳[11]，水果皮[12]等作为吸附剂对重金属进行吸附。

Na2S沉淀法处理含汞废水，由于受pH的影响，处理的出水常常达不大国家排放标准。因此需要后续的深度处理以确保出水汞浓度降到以下。柚子皮作为生活垃圾处理，造成资源浪费的同时也污染环境[13]。文中研究以ZnCl2改性后的柚子皮对经过Na2S沉淀法处理后废水Hg2+的吸附能力。

1　实　验

1.1材料

柚子皮。

1.2仪器与试剂

JKG-1 型测汞仪，吉林市科学研究所研制；YC-015实验型喷雾干燥机，上海雅程仪器设备有限公司；pHS-25CW实验室pH计，上海仪电分析仪器有限公司；恒温水浴锅HH-2，国华电器有限公司；电子分析天平，上海仪电分析仪器有限公司；分样筛，上虞杜浦佰华五金筛具；SHA-C型恒温振荡器，金坛市富华仪器有限公司。

实验所用主要试剂有HCl、H2SO4、NaOH、Na2S、ZnCl2、Hg(NO3)2，均为分析纯，天津市大茂化学试剂厂生产。

1.3实验准备

1.3.1柚子皮的前处理

把洗干净的柚子皮放在105 ℃烘箱中烘干至恒重，用粉碎机粉碎后过筛成20目、40目、60目、80目、100目不同直径的颗粒，放在干燥器中备用。

1.3.2柚子皮的活化处理

在5个烧杯中分别加入300 mL 150 g/L ZnCl2溶液，然后分别加入50.00 g 20目、40目、60目、80目、100目的柚子皮粉，浸泡24 h后，放入105 ℃烘箱中烘干至恒重，把0.1 mol/L HCl倒入活化好的柚子皮试样中洗涤，再用蒸馏水洗涤至pH>6,烘干，贴上标签，放干燥器中备用。

1.3.3吸附效果的测定

吸附量计算公式:

(1)

去除率计算公式：

(2)

式中:Γ—— 吸附量，mg/g

Q——去除率，%

C0——初始质量浓度，mg/L

C——平衡质量浓度，mg/L

V——吸附实验所取溶液体积，mL

W——吸附剂的用量，g

2　结果与讨论

2.1硫化钠的加入量对硫化物沉淀法去除汞的影响

汞离子与硫离子反应生成稳定的溶解度很小的硫化汞沉淀(硫化汞溶解度仅为4×10-53)。反应式：HgCl2+Na2S=HgS↓+2NaCl[14]。由于Na2S在废水中溶解及废水中生成HgS沉淀的速度都比较快，故该法的污水处理的速度较快。硫化钠的加入量要比理论计算值高,加入量太少,沉淀不完全，废水汞的去除率不高，达不到效果；但如果加入量过多,又易形成易溶的硫化汞络合物，降低除汞效率，同时造成二次污染[15]。

往5个干净的锥形瓶中加入100 mL废水水样，随后投入理论值8倍、10倍、12倍、14倍、16倍的Na2S(根据反应式计算出100 mL废水消耗0.0389 mol Na2S，即约为3.0 g)。取上清液用测汞仪测定反应后废水汞的含量。实验数据如表1所示。

表1　硫化钠加入量对实验的影响

从实验数据可以得出：随着硫化钠加入量的增加，废水中汞的去除率增大，但超过0.36 g/mL时，去除率开始下降，所以最合适的硫化钠加入量为0.36 g/mL，即理论值的12倍。这是因为硫化钠的加入量太少,沉淀不完全，废水汞的去除率不高；但如果硫化钠加入量过多,又易形成易溶的硫化汞络合物，降低除汞效率。

2.2pH值对硫化物沉淀法去除汞的影响

别往5个250 mL干净的锥形瓶中加入100 mL废水水样,利用H2SO4溶液和NaOH溶液将溶液的pH值分别调节至5.00、7.00、9.00、11.00、13.00,然后分别往废水中加入理论值12倍的硫化钠,反应完全后,分别取样，经过离心机分离后再取上清液用测汞仪测定吸附后废水中汞含量,实验结果如表2所示。

从表2可以看出，pH值为9时，废水汞的去除率最大。这是因为在pH<2时Hg2+不发生水解,pH值在5～7范围内Hg2+几乎全部水解为Hg(OH)2，在弱硷性(pH值8～11)汞离子能与硫化钠生成难溶于水的HgS沉淀。

表2　pH值对硫化物沉淀法去除汞的影响

2.3絮凝剂对硫化物沉淀法去除汞的影响

往2个干净的250 mL锥形瓶中各加入100 mL废水水样，编号为样本1和样本2。用H2SO4溶液和NaOH溶液将溶液的pH值分别调节至9.00,然后往废水中各加入理论值12倍的硫化钠,出现HgS沉淀时，往样本2中加入适量FeSO4，以便在溶液中形成Fe(OH)2和Fe(OH)3胶体。反应完全后，分别取样经过离心机分离后再取上清液用测汞仪测定废水中汞含量,实验结果如图1所示。

图1　絮凝剂对硫化物沉淀法去除汞的影响

由实验结果可以得出：样本1实验中终末汞浓度为0.1231 mg/L，样本2实验中加入FeSO4后，终末汞浓度为0.0807 mg/L，明显下降。

综合考虑，硫化物沉淀法去除汞的最佳条件是：在室温下，往pH值为9的100 mL废水水样中加入理论值12倍的硫化钠，出现HgS沉淀时，往废水中加入适量的FeSO4。

2.4硫化物沉淀法去除汞实验

分别往6个干净的锥形瓶中加入100 mL废水水样，把溶液的pH值调至9,加入理论值12倍的硫化钠，出现HgS沉淀时，往废水中加入适量FeSO4。

表3　硫化物沉淀法去除汞实验

分别取样，经过离心机分离后再取上清液用测汞仪测定吸附后废水中汞含量,计算活性炭对废水中汞的去除率,实验结果见表3所示。

从实验数据可以得出，硫化物沉淀法去除汞实验的去除率达到90%以上，终末废水汞的含量平均为0.08135 mg/L，没有达到国家0.05 mg/L的排放标准[16]。实验的标准偏差为0.0036，实验精确度符合分析标准。

2.5硫化物-改性柚子皮综合法去除废水汞实验

分别往6个干净的锥形瓶中加入100 mL废水水样，把溶液的pH值调至9,加入理论值12倍的硫化钠，出现HgS沉淀时，往废水中加入适量FeSO4。

经过离心机分离后过滤取上清液备用。然后分别溶液的pH值调至6,加入1 g 100目改性柚子皮,在室温下振荡75 min 至吸附平衡,经过离心机分离后，分别取样，测汞仪测定反应后废水中汞含量,计算硫化物-改性柚子皮综合法去除废水汞实验的去除率,实验结果见表4所示。

表4　硫化物-改性柚子皮综合法去除废水汞实验

从实验数据可以得出，硫化物-改性柚子皮综合法去除废水汞实验的去除率达到96%以上，终末废水汞的含量平均为0.0378 mg/L，达到国家0.05 mg/L的排放标准。实验的标准偏差为0.0011，实验精确度符合分析标准。

3　结　论

在pH为9，硫化钠加入量为0.36 g/mL，同时加入絮凝剂FeSO4条件下，硫化物-改性柚子皮综合法去除废水汞实验的去除率达到96%以上，终末废水汞的含量平均为0.0378 mg/L，达到国家0.05 mg/L的排放标准。

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Study on Removal of Mercury from Wastewater by Precipitation and Adsorption Method*

PANPei-ling,LUOWei-hong

(Department of chemistry, Zhaoqing Medical College, Guangdong Zhaoqing 526200, China)

Taking the waste of the grapefruit skin as the raw material, the Hg2+removal efficiency and the best experimental conditions of the ZnCl2modified by Na2S were studied. Experimental results showed that at pH 9, sodium sulfide dosage was 0.36 g/mL, while adding flocculant under FeSO4conditions, the removal rate of the removal rate of the wastewater by the comprehensive method of the sulfide and the modified grapefruit peel was 96%, the average content of mercury in the end of the waste water was 0.0378 mg/L, met the national 0.05 mg/L emission standards.

precipitation; adsorption; mercury; modified grapefruit skin

2015年肇庆医学高等专科学校教科研课题(2015K73)。

X703

A

1001-9677(2016)07-0147-03