重金属废水处理方法的研究进展

安徽中祥环境科技有限公司 陈祥和

存在于废水中的重金属离子主要以游离态和络合态这两种形式存在，在实际的重金属废水处理过程中，要切实依托重金属离子存在状态的差异性，选用合适的处理方法，以此保证重金属废水处理成效理想、达到排放标准。

一、重金属废水排放标准与处理的必要性分析

对于所有的重金属废水，必须要在完成处理后才能进行排放，目前，我国现行的重金属废水排放标准如表1所示。

表1 重金属废水排放标准（污水综合排放标准）

如果重金属废水未经过处理且没有达到上述标准要求就直接进行排放，则相关企业、个人会面临不同程度的经济处罚[1]。对于重金属废水而言，其中包含着大量游离态重金属离子或是络合态重金属离子，若是在未经处理的情况下排放至外部环境，则会引发不同程度的环境污染问题，阻碍我国生态文明建设的步伐，也难以保证人们生活与工作环境的良好、舒适与安全性。

因此，必须要落实对重金属废水的处理，且要依托多种重金属废水处理技术的使用保证处理达标。

二、废水中游离态重金属离子的主要处理方法分析

（一）中和沉淀法的要点

使用该方法对废水中游离态重金属离子进行处理，主要将碳酸钙、氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钙等沉淀剂投入酸性废水内，促使废水内存在着的游离态重金属离子转化为沉淀（一般以氢氧化物的状态沉淀）。实践中，为了确保废水中的游离态重金属离子可以更好地沉淀析出，需要着重控制对应废水的pH值，主要如下：

在剔除铜离子时，以氢氧化铜的沉淀物形式析出，保持废水pH值为6-7左右；在剔除锌离子时，以氢氧化锌的沉淀物形式析出，保持废水pH值为7-8左右；在剔除铅离子时，以氢氧化铅的沉淀物形式析出，保持废水pH值为9-10左右；在剔除镉离子时，以氢氧化镉的沉淀物形式析出，保持废水pH值为10-11左右；在剔除铬离子时，以氢氧化铬的沉淀物形式析出，保持废水pH值为9-10左右等等。综合来看，多数游离态重金属离子会在pH为碱性的条件下更好析出，应当先明确包含在废水中的重金属离子成分，然后再依托逐步提升pH值的方式分别析出基于不同重金属离子的沉淀物。

另外，若是废水内包含的游离态重金属离子主要以阴离子酸根的形式存在，则直接使用中和沉淀法并不能达到理想的处理成效。此时，需要在对应废水内投放铝盐、铁盐或是钙盐，随后加入碱性物质实施中和沉淀，由此获取较好的重金属离子处理效果[2]。

（二）硫化物沉淀法的要点

使用该方法对废水中游离态重金属离子进行处理，主要将硫化钠、硫化氢、硫化氢钠等硫化物沉淀剂投放至废水内，促使废水内存在的游离态重金属离子转化为沉淀（一般以硫化物的状态沉淀）。与中和沉淀法相比，两者虽然均使用加入沉淀剂使得重金属离子沉淀析出的方式完成废水处理，但是由于重金属氢氧化物与重金属硫化物之间溶度积常数（296.15K）存在差异性，因此在游离态重金属离子去除效果方面也有所不同。以铜离子、锌离子的沉淀析出处理为例进行说明，氢氧化铜的溶度积常数为2.2×10-20，硫化铜的溶度积常数为6.3×10-36；氢氧化锌的溶度积常数为12.2×10-17，硫化锌的溶度积常数为8×10-28。能够看出，重金属硫化物的溶度积常数更低，因此可以获取到更加理想的沉淀析出效果。

需要注意的是，硫化物沉淀剂的投放量影响着废水中游离态重金属离子的去除效果，若是投放量偏低，则无法全部析出游离态重金属离子；若是投放量偏高，则容易促使二价硫离子（过量）与重金属离子生成络合物反溶于水中，无法达到预期处理成效，因此，要求合理控制硫化物沉淀剂的投放量。

（三）离子交换法的要点

使用该方法对废水中游离态重金属离子进行处理，主要依托交换树脂的投放，实现与游离态重金属离子的交换，同时结合洗脱液再生树脂，提取出废水中的重金属离子。在当前的实践中，普遍在针对单一重金属离子进行处理的过程中应用离子交换法，以此保证提取出的重金属离子可以得到回收利用。若是废水中包含着多种类型的游离态重金属离子，则在离子交换完成后，存在与再生液中的重金属离子为混合型的重金属离子，回收利用难度大幅增高，基本无法回收[3]。基于此，离子交换法更多被应用于废水内有价金属离子的提取与回收，而在一般游离态重金属离子的剔除中，普遍不会应用本方法。

三、废水中络合态重金属离子的主要处理方法分析

（一）高级氧化法的要点

该方法在废水中重金属离子的破络处理中发挥着较为理想的优势，目前，常用于废水中络合态重金属离子处理的高级氧化法主要包括Fenton氧化破络法、光催化氧化法等等，具体如下：

第一，Fenton氧化破络法。使用该方法对废水中络合态重金属离子进行处理，主要依托过氧化氢受二价铁离子催化作用的影响，分解出具备较高氧化还原电位的羟基自由基；在该羟基自由基的支持下，存在于废水内的络合态重金属离子被氧化破络，从而转变为游离态重金属离子；随后，应用前文所述的对游离态重金属离子的剔除方法，即可实现对重金属废水的有效处理。对于Fenton氧化破络法而言，其整个反应过程始终处于相对温和的状态下，且反应速度较快，但是也存在着过氧化氢消耗量偏大、适用pH值范围偏低的问题，要结合现实情况与废水处理需求进行合理选择与应用。

第二，光催化氧化法。使用该方法对废水中络合态重金属离子进行处理，主要依托光能进行对活化物种进行催化，结合氧化或还原反应，完成对络合态重金属离子的剔除，即可实现对重金属废水的有效处理，总体环保程度相对理想。目前，常用于络合态重金属离子光催化氧化处理的光催化剂为二氧化钛，整个处理机理为，光生电子直接实现对重金属离子的还原；间接还原为低价态；对低价重金属离子氧化，转换为高价态的离子态。对于光催化氧化法而言，其处理过程无毒、能耗低、选择性理想、处理速度快且高效、可以在常温常压条件下展开，因此在当前得到广泛应用。

（二）热解络合法的要点

使用该方法对废水中络合态重金属离子进行处理，主要依托酸化——预热处理实现高浓度络合态重金属离子的解离。以废水中络合态铬离子的处理进行说明，在预热温度达到60℃的条件下，在废水中投放石灰乳氢氧根离子，能够实现对铬离子络合物（黄色、橙色铬离子络合物）中有机配体的有效取代，促使存在于废水中的络合态铬离子转变为氢氧化铬沉淀物，即可实现对重金属废水的有效处理。针对黑色铬离子络合物（络合能力更高），调整废水pH值稳定在3以下，能够促使相应铬离子络合物以可溶性状态存在于废水内；调整废水pH值维持在1.5-2的条件下，即可观察到大量针状沉淀物生成。综合来说，控制废水处理温度为60℃，在废水中投放强酸展开对络合态铬离子的破络处理，随后投放石灰乳即可完成对铬离子的中和沉淀处理，促使废水中的铬离子含量达到排放标准。

（三）吸附法的要点

使用该方法进行对废水中络合态重金属离子的处理，可以设定载体为废旧树脂，并负载硅、铝、锰、铁等多价态金属氧化物与氢氧化物基团，由此制备出特种吸附剂；将基于该吸附剂的吸附柱投放至废水中时，吸附柱内包含着的金属氧化物与氢氧化物会直接与存在于废水中的重金属离子产生氧化还原反应，表面活性基团会直接促使重金属离子被吸附至吸附柱的表面；结合活化剂的催化，吸附达到饱和状态的吸附柱外表面脱落沉淀，以此促使存在于废水中的络合态重金属离子转变为沉淀物，即可实现对重金属废水的有效处理。

四、总结

综上所述，必须要落实对重金属废水的处理，且要依托多种重金属废水处理技术的使用，保证游离态重金属离子、络合态重金属离子的处理达标。实践中，可以选用中和沉淀法、硫化物沉淀法、离子交换法进行对废水中游离态重金属离子的处理；针对存在于废水中的络合态重金属离子，可以选用高级氧化法、热解络合法、吸附法完成处理，以此保证重金属废水处理成效理想、达到排放标准。