采用无机絮凝剂处理含镉、铜、锌重金属选矿废水试验研究

章龚鸿,殷若愚

(1.江西明森环保科技有限公司,江西 南昌 330000；2.江西理工大学 江西省矿冶环境污染控制重点实验室,江西 赣州 341000)

选矿废水普遍含有多种重金属[1-2]，其浓度低、毒性强且不能被生物降解，对生态环境及人体健康造成危害[3-4]。根据矿物种类不同，选矿废水中含有的重金属元素也差异较大，主要含有镉、铜、锌等离子的一种或多种[5-6]。因絮凝沉淀法具有去除效果好、方法简便、易操作、价格低廉等优点，目前常用于含重金属废水的处理[7-1]。其原理是絮凝剂在废水中产生压缩双电子层效应，使废水中的重金属离子脱稳，同时絮凝剂在水中发生水解反应形成大的立体网状结构，与废水中脱稳状态的重金属离子相互粘结凝聚，形成的絮凝体和矾花长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的重金属离子，达到水处理的效果[12-14]。但溶液pH值、絮凝剂种类对絮凝效果的影响较大[15-17]。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

采用铜、锌、镉的硝酸盐配制模拟重金属选矿废水。

选用聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)作为实验用絮凝剂。

1.2 实验方法

①室温下，将初始浓度分别为100 mg/L的含两种Cd2+、Cu2+、Zn2+模拟选矿废水置于烧杯中；

② 室温下，将初始浓度分别为100 mg/L的含三种Cd2+、Cu2+、Zn2+模拟选矿废水置于烧杯中；

而后用HCl和NaOH溶液调节废水pH值为4～9后，分别加入1 g/L的单一絮凝剂，先以300 r/min快速搅拌2 min，再以150 r/min慢速搅拌10 min，最后静置沉淀10min，过滤，采用原子吸收分光光度计[30]测定滤液中Cd2+、Cu2+、Zn2+含量。

空白试验指的是仅仅调节pH值，不加任何絮凝剂的情况。

2 实验结果及分析

2.1 含两种重金属离子废水处理效果

从图1可以看出，无论对于含Cu-Zn废水、Cu-Cd废水，还是Zn-Cd废水，絮凝剂PAM的处理效果均比PAC、PFS更好。另外，溶液初始pH值对重金属离子的处理效果影响很大。当pH值<7时，加入PAM后Cu2+的去除率较高；当pH值<8时，三种絮凝剂对Zn2+的去除效果相当，当继续提高溶液pH值，空白和加入PAM后Zn2+的去除率逐渐增大；当pH值<9时，三种絮凝剂对Cd2+的去除效果相当，继续提高溶液pH值，空白和加入PAM后Cd2+的去除率逐渐增大。因此，当同时含Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8时，大部分Cu2+、Zn2+以氢氧化物沉淀的形式出现，当溶液pH值<8时，加入PAM同时去除Cu2+、Zn2+的效果最好；当同时含Cu2+、Cd2+溶液pH值<9时，空白情况下能使Cu2+、Cd2+同时以氢氧化物沉淀的形式呈现；当溶液pH值<9时，空白情况下能使Zn2+、Cd2+同时以氢氧化物沉淀的形式呈现。

图1 不同pH值条件下不同絮凝剂处理含两种重金属废水

2.2 含三种重金属离子废水处理效果

图2 不同pH值条件下不同絮凝剂处理含三种重金属废水

从图2可以看出，对于含Cd-Cu-Zn废水，絮凝剂PAM的处理效果均比PAC、PFS更好。另外，当同时含Cd2+、Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8时，空白情况下能使Cd2+、Cu2+、Zn2+同时以氢氧化物沉淀的形式呈现；当溶液pH值<8时，加入PAM对同时去除Cd2+、Cu2+、Zn2+的效果最好。

3 结论

(1)不同絮凝剂处理含两种模拟重金属离子废水实验结果可知：无论对于含Cu-Zn废水、Cu-Cd废水，还是Zn-Cd废水，絮凝剂PAM的处理效果均比PAC、PFS更好。当同时含Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8时，大部分Cu2+、Zn2+以氢氧化物沉淀的形式出现，当溶液pH值<8时，加入PAM同时去除Cu2+、Zn2+的效果最好；当同时含Cu2+、Cd2+溶液pH值<9时，空白情况下能使Cu2+、Cd2+同时以氢氧化物沉淀的形式呈现；当溶液pH值<9时，空白情况下能使Zn2+、Cd2+同时以氢氧化物沉淀的形式呈现。

(2)不同絮凝剂处理含三种模拟重金属离子废水实验结果可知：絮凝剂PAM的处理效果均比PAC、PFS更好。另外，当同时含Cd2+、Cu2+、Zn2+溶液pH值≥8时，空白情况下能使Cd2+、Cu2+、Zn2+同时以氢氧化物沉淀的形式呈现；当溶液pH值<8时，加入PAM对同时去除Cd2+、Cu2+、Zn2+的效果最好。