工业含铅废水

工业含铅废水（精选7篇）

工业含铅废水 篇1

铅是重金属污染中数量最大的一种。沸石分子筛独特的结构使其对阳离子有良好的吸附作用, 且价格便宜, 最有希望代替价格昂贵的活性炭, 在处理含重金属离子废水中效果显著。

沸石吸附Pb2+机理, 主要基于其独特的内部结构具有多孔的特点, 空隙体积可达50%以上, 孔径为0.4nm, 孔径明显大于Pb2+的有效半径或水化半径, 所以能够很好的吸附Pb2+。

本文研究在给定的铅离子浓度下, 验证静态试验最佳条件, 为动态试验提供参考数据。经由滤速试验确定动态最佳过滤速度, 做出天然沸石的穿透曲线, 模拟实际废水处理过程, 考察实际生产实践中沸石利用的可行性。

1 试验方法

1.1 天然沸石的性质

试验用天然沸石是取自潍坊市涌泉庄沸石矿, 外观呈绿色、紫色。沸石分析结果:主要矿物为斜发沸石, 沸石含量较多, 斜发沸石总含量为71.4%左右.伴生矿物主要有长石、石英。所用天然沸石为可以通过2mm的筛子的颗粒 (40-60目) 。

1.2 试验所需药剂

铅标准液 (1000微克/毫升) ;Na Cl (分析纯99.5%) ;硝酸铅 (分析纯99%)

1.3 试验仪器设备及装置

原子吸收分光光度计;数显调速多用振荡器;万分之一电子天平;恒流泵;低速离心机;250m L锥形瓶;自制动态试验用玻璃柱或有机玻璃柱等。

动态试验装置由沸石柱, 仪器架, 水箱, 橡胶管等组成。

1.4 绘制重金属离子铅的标准曲线

标准曲线方程式:y=0.0087x+0.0004

X:废水溶液中重金属铅离子的浓度 (mg/L)

Y:废水溶液中重金属铅离子的吸光度

标准曲线的相关系数:R2=0.999

1.5 铅离子贮备液的制备

使用的模拟铅废水为25.05 mg/L。

1.6 静态吸附最佳条件验证试验

分别称取2份15g 40-60目的沸石放置于两只相同的250ml锥型瓶中, 另取2份100ml浓度为25.05mg/L的模拟重金属离子铅废水溶液分别倒入瓶中, 密封, 将锥型瓶放于振荡器上, 验证资料中记载的静态吸附最佳条件。

1.7 动态试验方法

1.7.1 滤速试验

将天然沸石装柱, 试验用柱体的柱径27mm, 高15mm, 准确称取9g天然沸石装入试验用柱体, 使用去离子水冲洗掉沸石表面粘土杂质, 使用恒流泵控制模拟铅废水的流速, 以沸石穿透点 (1mg/L) 为准, 计算沸石柱有效运行时间和累积产水量, 以确定最佳过滤速度。

1.7.2 天然沸石穿透试验

准确称取9g天然沸石装入试验用柱体, 使用去离子水冲洗掉沸石表面粘土杂质, 在最佳滤速下, 每隔一定时间对出水取样, 测定滤出液的含铅量。根据试验数据, 得出沸石固定床穿透时间。

2 结果与讨论

2.1 静态吸附最佳条件验证试验

试验为同时进行两组平行试验, 可验证资料上可以查到的静态吸附最佳条件:沸石的颗粒大小40-60目、沸石用量15g/L、振速200r/min、吸附振荡时间30min、离心机转速30×100r/min、离心时间5分钟。

2.2 动态试验

2.2.1 滤速试验

(1) 在滤速为0.35m/h (3.33ml/min) 时, 沸石柱的穿透时间为5.25h, 约315min, 累计产水量为1048.95ml, 穿透时累计除铅量为25.86 mg, 失效时累计除铅量85.05mg。

(2) 在滤速为0.5m/h (4.77ml/min) 时, 沸石柱的穿透时间为4.0h, 约240min, 累计产水量为1144.8ml, 穿透时累计除铅量为28.08mg, 失效时累计除铅量71.73mg。

(3) 在滤速为1.0 m/h (9.54 ml/min) 时, 沸石柱的穿透时间为1.75h, 约105min, 累计产水量为1001.7ml, 穿透时累计除铅量为24.64 mg, 失效时累计除铅量80.82mg。

比较以上由三个滤速的穿透曲线计算出的累计产水量和穿透时的累计除铅量, 可以确定对铅离子去除最有利的滤速为0.5m/h。

2.2.2 天然沸石穿透试验

准确称取9g天然沸石装入试验用柱体, 使用去离子水冲洗掉沸石表面粘土杂质, 在0.5m/h的最佳滤速下, 每隔一定时间对出水取样, 测定滤出液的含铅量。根据试验数据得出, 天然沸石对重金属离子铅具有非常好的吸附作用, 对铅离子去除最有利的滤速为0.5m/h, 沸石柱的穿透时间为4.0h。

摘要：沸石独特的结构使其对铅离子有良好的吸附作用, 尤其可以应用在处理工业含铅废水方面。本次试验系统考察了潍坊某地天然沸石吸附废水中重金属离子铅的应用条件。验证静态吸附最佳条件, 确定在滤速为0.5m/h (4.77ml/min) 的时, 沸石动态试验对铅离子去除最有利, 此时沸石柱的穿透时间为4.0h。

关键词：天然沸石,重金属离子铅,静态吸附,动态吸附

参考文献

[1]李虎杰, 田煦, 易发成.活化沸石对Pb2+的吸附性能研究[J].非金属矿, 2001, 24 (2) .

[2]易发成.沸石的活化及其对铅、钴的吸附性研究[J].矿物岩石, 2005, 25 (3) .

[3]M.Sarioglu, Removal of ammonium from municipal wastewater using natural Turkish (Dogantepe) zeolite, Separation and Purification Technology, Volume 41, Issue 1, January 2005, Pages 1-11.

工业含铅废水 篇2

1 重金属废水处理剂处理工业含铅废水概述

目前处理工业含铅废水有很多方法, 比如膜分离法、吸附法、高分子重金属捕集剂法等都是有效的处理方法。重金属废水处理剂处理工业含铅废水亦是一个有效的处理工业含铅废水的方法, 其中高分子重金属捕集剂是常见的一种方法。将盐酸羟氨、聚丙烯酰胺、氢氧化钠分别置于试剂瓶中, 在一定的温度控制下进行混合反应, 在控制反应时间的条件下用乙醇对反应后的溶液进行沉淀、分离、干燥, 最后的产物就是含羟肟侧基高分子重金属捕集剂。在p H=7反应时间40min和捕集剂加入量为1.6倍的化学计量的条件下处理含铅废水, 对铅的去除效果最好[1]。本文对两种重金属处理剂的运用方法进项研究, 一种即用改性天然磷灰石粉末制备成颗粒状水处理剂来对处理含铅的工业废水进行初步探讨。运用该水处理剂不仅能对含铅废水达到排放的标准, 而且针对使用后的该水处理剂可以进行高温固化, 避免了资源的浪费和金属的重复污染。无论从环境角度还是经济角度, 该水处理剂具有很广的开发深度。另一种是人工合成重金属絮凝剂。人工合成重金属絮凝剂具有与工业废水中的重金属离子生成稳定且难溶于水的金属螯合物, 我们可以针对废水中的Pb2+选用反应度高的重金属絮凝剂。其反映速率高, 能有效的将废水中的铅离子与其它离子分离, 另外可以回收利用, 相比较沉淀法, 絮凝剂的效果更好, 费用更低, 未来有很大的发展潜力[2]。

2 重金属废水处理剂处理工业含铅废水的研究

2.1 静态、动态研究

我们通过在实验室进行简单的数据测量试验来测试改性天然磷灰石粉末制备成颗粒状水处理剂对工业废水中铅的去除效果。

2.1.1 静态研究

对与适量的含铅工业废水, 我们加入一定量的该水处理剂, 在常温常压的情况下, 进行搅拌, 然后静置过滤并测量废水中的含铅量。实验中, 我们取50 m L的含铅工业废水, 将5g的水处理剂加入废水中, 等待静置8min的时间。静置后, 我们测得混合溶液的浓度为44.41 g/L, 测量所得废水中Pb2+去除率为58.8%。根据实验数据我们可以得到, 改性天然磷灰石粉末制备成颗粒状水处理剂在静态方法的情况下去除工业废水中铅离子的能力很强。由此可见, 如果将改水处理剂运用到工业中或者对铅污染的水流土壤进行处理, 能有效地的减少铅污染。

2.1.2 动态研究

动态就是将含铅工业废水用压气泵将废水压至放有水处理剂的反应柱中, 并进行持续的测量废水中铅离子的浓度直到达到排放标准。我们是在静态研究的基础之下进行动态研究的, 动态研究结果显示, 其废水的含铅浓度相比静态时的含铅浓度去除率要低。其根本原因是静态研究针对高浓度的含铅工业废水, 将大部分的铅离子去除, 而动态研究是将工业废水达到了标准的排放标准。

2.2 重金属絮凝剂的研究

聚乙烯胺、CS2、Na OH三者在一定条件下反应可制取二硫代氨基甲酸类重金属絮凝剂简称DTC, 该类絮凝剂含有2个或3个重金属絮凝基团可以与工业废水中的重金属离子形成难溶物从而从水中过滤出去, 唯一不足的是所形成沉淀物稳定性差, 如果不及时排出沉淀物会生成新的污染物质[2]。针对这种情况, 我们用1, 2, 4, 5-苯四羧酸二酐和DTC合成的具有四种螯合基团的絮凝剂TMBTCA来解决沉淀物稳定性差的问题。我们通过实验数据测得我们在用100 m L含Pb2+90mg/L的电镀工业废水, 铅离子的去除率高达98%以上, 并且在整个试验中并不产生对环境二次污染。由此可见, 重金属絮凝剂也是一种很好的去除工业废水中的铅离子的方法, 而且对于应用工业上有很强的可行性。

3 结语

综上所述, 我们对两种金属废水处理剂对于工业含铅废水的铅离子去除率进行研究。两种方法在应用到工业废水的净化中都有很大的前景, 而且没有二次污染的后顾之忧。笔者在这里的浅析希望对我国工业废水的净化有所帮助, 为环境保护尽一份微薄之力。

摘要：工业废水是如今对全球环境的首要危害之一, 它不仅对河流、海洋有严重影响, 而且对于土地也有极大危害。含铅废水是工业废水的重要一类, 由于铅离子自身含有毒性, 对人身体危害极大, 是工业废水中危害较大的, 所以针对含铅废水的处理是目前首要任务。本文针对铅离子的化学性质提出一种重金属废水处理剂处理工业含铅废水, 借此希望对于净化废水, 保护环境有所帮助。

关键词：重金属废水处理剂,工业含铅废水,研究

参考文献

[1]石文琴, 梁宝霞, 高林丹, 李琛.含铅废水处理研究进展[J].安徽化工, 2012 (2) :12-12.

蓄电池厂含铅酸性废水处理技术 篇3

关键词：蓄电池,废水,处理

铅是第一类水污染物[1], 含铅废水在各类工厂中的排放浓度不可超过0.5mg/L。虽然铅不像铜、镉等重金属那样常见, 但它它却却普普遍遍存存在在于于各各类类废废水水中中, , 特特别别是是蓄蓄电电池池厂厂排排出出的的废废水水中中的的铅含量超标严重, 其废水中铅的浓度超出国家排放标准百倍之多, 对各类水源有很大隐患, 若对废水不进行必要处理, 会给人类社会造成不可挽回的后果。

在蓄电池加工制造排出的混合废水中[2], 主要以硫酸、硫酸铅 (离子态铅) 和铅膏铅粉 (以氧化态存在) 等有害物质的含量最多, 此外还有少量其他杂质 (如漂加剂、漂油、泥沙等) 。最常见的废水处理是先往废水中加入适量浓度的碱液, 废水中的硫酸先跟碱反应, 使p H值达到7~8, 随后剩余的碱与废水中离子态铅反应, 生成氢氧化铅沉淀, 反应式如下所示。接着在初步处理后的废水中加入絮凝剂, 进一步在净化器中同时进行混合反应、沉淀、澄清, 除去水中各种氢氧化物、氧化铅粉、悬浮物等杂质。

一体化[3]技术处理混合蓄电池含铅废水工艺原理将废杂的多步废水处理工艺简化为一步净化, 极大程度地简化了蓄电池混合废水处理工艺, 降低了成本。

具体的工艺处理过程如下:

1 隔油池

主要任务是隔离污水中的油污及悬浮物。废水首先经过粗细两道格栅, 粗格栅设在进水口处, 先初步除去废水中较大漂浮物, 细格栅设置在隔油池出口前, 可以截留住较小的悬浮物。

2 中和调节池

主要任务是收集隔油后的废水, 使用适量浓度的碱液调节p H。当p H为7~8时, 能够使离子态的铅变成Pb (OH) 2沉淀, 如果碱性增大, 部分沉淀会溶解, 当p H大于13时, 沉淀完全溶解, p H若低, 就没有足够的氢氧根和铅离子反应生成Pb (OH) 2沉淀。为简化操作, 这里安装p H计, 安装自调阀, 通过电信号自动控制碱液的投放量, 并配备搅拌设备, 当投入碱液时自动搅拌。

3 一步净化器

由一步净化器完成对废水进行曝气、絮凝、沉淀处理, 净化器设有絮凝剂泵, 经管道混合器通过管路向净化器输送絮凝剂, 考虑到最终产物污泥为含铅固体微废, 不使用氯化铝等絮凝剂, 只使用阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂用以加速废水的沉降, 沉降后的下层渣水输送到污泥池进行下一步处理, 上层废水经处理后可达标排放或者回用。一步净化器综合了“射流混合, 澄清、斜板沉淀和轻质滤料过滤”六个基本原理为一体, 蓄电池混合废水处理工艺经过简化, 极大地降低了设备成本和占地面积。

4 污泥池

下部的含水固渣进入污泥池, 经过重力沉降, 固体废渣在污泥池中缓慢沉积下来。污泥经螺杆泵输送至板框压滤机, 采用板框压滤机对固渣进行机械脱水, 污泥浓缩池的上清液和板框压滤机的滤液返回中和池, 剩余的滤饼输送到干燥窑, 干燥至40%左右含水率, 降低危废处理成本。由于该泥饼含有重金属离子, 装袋后进行处理回收或者外运给有危废处理资质的公司处理。回收的铅粉, 铅污泥送熔炼炉熔炼出还原铅作蓄电池板栅的原料, 在技术和实际中可以做到, 但操作熔炼炉时的铅尘、铅蒸汽有二次污染, 必须安装铅、烟、尘多级净化装置, 不仅降低了环境污染, 变废为宝, 而且降低了原料成本, 一举多得。

5 蓄水池

蓄水池收集处理好的废水, 安装液位计, 通过自调阀控制液位。用于绿化、冲洗地面、烟气处理、冷却与其他冲洗用水, 剩余废水通过环保部门验收合格后排放至污水管网入污水处理厂。

6 仪器、仪表、自控及配电部分

主要包括p H计、液位计、流量计、泵自动切换装置、电动执行器、报警装置等。

耐腐蚀自吸式塑料泵4台, 2用2备, 离心沉淀器1座, 反冲洗水泵1台, 曝气风机2台, 1用1备, 板框压滤机1台, 过滤温度-5~80℃, 过滤压力≤0.6MPa, 螺杆泵2台, 上清液泵1台, 搅拌机2台, 出水堰板2套, 翻板液位计2套。在线p H/T计1台, 自控装置3套, 电线电缆、配电及电控柜、管道阀门等若干。

7 结语

(1) 该废水处理工艺流程具有占地面积小, 投资成本低, 运转费用低, 操作简便, 性能稳定等优点。

(2) 运行表明, 处理出水有绝大部分回用。回收还原铅可综合利用, 排放水水质低于国家排放标准。

(3) 本处理工艺流程不仅对蓄电池行业排放的废水有很好的治理效果, 同时可推广应用于冶金、电镀等行业的废水治理上。

(4) 蓄电池厂废水处理和回收不仅降低了生产成本, 废水回用, 降低水量消耗, 更重要的是减少了蓄电池废水对环境的污染, 利国利民。

参考文献

[1]张少峰, 胡熙思.含铅废水处理技术及其展望[J].环境污染与治理技术与设备, 2003, 4 (11) :68-71

[2]戴方.蓄电池制造厂含铅废水治理工程技术[J].机械给排水, 2003 (4) :1-3

浒苔对含铅废水的生物吸附研究 篇4

关键词：浒苔,生物吸附,铅

随着工业的迅速发展,重金属废水对人体和环境的危害越来越严重,如何有效地去除工业废水中存在的重金属离子成为人们关注的热点。近年来,利用藻类吸附废水中的重金属离子的生物吸附技术日益成熟。研究表明,藻类能富集许多重金属离子[1,2,3,4],与其它生物吸附方法相比,藻类植物来源广泛、吸附作用快,可选择性去除一般方法不易去除的低浓度重金属[5,6],对水体重金属污染的修复具有较好的应用前景和独特的环境生态效益。

浒苔(Enteromorpha prolifera)为绿藻门、石莼目石莼科浒苔属的藻类植物,在东南沿海一带分布广泛。近年来青岛沿海浒苔的大规模繁殖造成的海区污染,引起了人们对如何充分有效利用海藻资源的思索和研究。本文以浒苔为生物吸附剂,对其吸附废水中Pb2+的吸附性能进行初步研究,探讨影响吸附条件的各种因素如pH值、Pb2+的初始浓度、吸附剂的用量、吸附时间等,同时对生物吸附的最佳条件进行研究,为大型海藻吸附重金属,修复污染水体的实际应用提供理论基础。

1 实验材料与方法

1.1 主要仪器和试剂

主要仪器设备:电子天平(FA2004N),上海精密科学仪器有限公司;离心机(TDL-80型),上海安亭科学仪器厂;精密pH计(PHS-3C型),上海雷磁仪器厂;恒温振荡器(CHA-S),常州国华电器有限公司;电热干燥箱(NXG202-IB型),南京第一医疗器械厂;原子吸收分光光度计(TAS-990),北京普析通用仪器公司。

主要试剂:Pb(NO3)2、HNO3、NaOH等,均为分析纯;溶液均用去离子水配制。

1.2 实验方法

配制不同浓度的Pb2+溶液,用0.1 mol/L的HNO3或NaOH调节溶液的pH值,置于250 mL的锥形瓶中,分别加入一定量的浒苔,25 ℃、130 r/min下振荡吸附一定时间后,过滤,取滤液用原子吸收分光光度计测其残余的Pb2+浓度。

原子吸收分光光度计测试条件:铅空心阴级灯电流为0.2 mA,吸收线波长为283.3 nm,狭缝宽0.4 nm;乙炔为燃气,流量1200 mL/min,空气为助燃气,压力0.22 MPa。

1.3 吸附量和吸附率计算

Pb2+吸附量q按以下公式计算:

$\text{q}(\text{m}\text{g}/\text{g})=\frac{(C{}_0-C)\times V}{m}$

式中:C0——金属离子的初始浓度,mg/L

C——吸附后金属离子的浓度,mg/L

V——吸附溶液体积,L

M——吸附剂用量,g

Pb2+吸附率按以下公式计算:

吸附率$\%=\frac{(C{}_0-C)}{C{}_0}\times 100\%$

式中:C0——金属离子的初始浓度,mg/L

C——吸附后金属离子的浓度,mg/L

2 结果与讨论

2.1 pH值对吸附率的影响

取初始浓度为50 mg/L的Pb2+溶液100 mL置于250 mL锥形瓶中,调节溶液的pH值为1.0～6.0,分别加入0.10 g浒苔藻粉,25 ℃吸附3 h,2000 r/min离心10 min后,过滤,取滤液测定Pb2+浓度,结果如图1所示。

从图1可得,当pH值处在1.0～3.0之间时,曲线陡峭,吸附率急剧上升,pH 3.0～4.0之间吸附率平缓增加,至pH 4.0时达到最大吸附率为81.88%,随后在pH 4.0～6.0时浒苔藻粉对Pb2+的吸附率稍降低后趋于稳定。这反映出当溶液酸度较大时,溶液中存在的H+与Pb2+竞争浒苔藻体细胞中有限的结合部位,从而使浒苔对Pb2+的吸附率下降[7,8],而随着溶液酸度的降低,这种竞争作用明显减弱,则浒苔对Pb2+的吸附率升高。故吸附的最佳pH值为4.0。

2.2 Pb2+浓度对吸附的影响

取浓度为10、20、30、40、50 mg/L的Pb2+溶液各100 mL置于250 mL锥形瓶中,调节溶液的pH值为4.0,分别加入0.10 g浒苔藻粉,于25 ℃、130 r/min下振荡吸附3 h,2000 r/min离心10 min后,过滤,取滤液测定Pb2+浓度。结果如图2所示。

由图2看出,随着初始铅离子浓度的升高,浒苔对铅离子的吸附量也线性增大,但对金属离子的吸附率却明显下降,主要是因为对一定量的吸附剂,吸附能力是相对固定的[9],当溶液浓度达到一定浓度时,吸附即达到饱和。当溶液浓度继续增加时,就出现了吸附率反而降低的趋势。因此可用浒苔来吸附低浓度废水中的Pb2+离子。

2.3 吸附时间对吸附率的影响

取浓度为50 mg/L的Pb2+溶液100 mL置于250 mL锥形瓶中,调节溶液的pH值为4.0,分别加入0.10 g浒苔藻粉,于25℃、130 r/min下振荡吸附不同的时间,2000 r/min离心10 min后,过滤,取滤液测定Pb2+浓度。结果如图3所示,图中曲线经三次多项式拟合而成。

由图3可看出,将近70%左右的吸附量在前30 min内完成,特别是在前10 min内吸附速率较快,随后随着吸附时间的延长,吸附率趋于平缓,表现为随着吸附时间的增加,吸附效率也缓慢增加,至210 min时达到最大吸附效率,后吸附效率趋于平衡,故选择吸附时间为210 min。

2.4 吸附剂用量对吸附Pb2+的影响

取浓度为50 mg/L的Pb2+溶液100 mL置于250 mL锥形瓶中,调节溶液的pH值为4.0,分别加入不同量的浒苔藻粉,于25 ℃、130 r/min下振荡吸附210 min, 2000 r/min离心10 min后,过滤,取滤液测定Pb2+浓度,结果如图4所示。

由图4看出,随着浒苔用量的增加,在吸附率提高的同时单位吸附量下降。当浒苔用量达到1 g/L后,继续增加吸附剂用量,吸附效率也难以得到显著提高,且单位吸附量迅速降低,即用0.1 g浒苔吸附100 mL 浓度为50 mg/L的Pb2+溶液时,已经能够最大程度地吸附溶液中的的Pb2+离子,吸附效率达82%,这时即使再增加浒苔的用量也不会让吸附效率有大幅度的提高。这主要是因为吸附剂用量过多,会在细胞外围形成屏蔽效应,从而阻止了藻类细胞与金属离子在吸附位点的结合[10]。

2.5 正交试验

影响生物吸附的因素很多,根据以上试验可知,溶液的pH值、初始浓度、吸附时间、吸附剂用量均对吸附效果产生不同程度的影响。为寻求生物吸附的最佳条件,拟选用L9(34)正交试验,浒苔藻粉用量(A)、铅离子浓度(B)、pH值(C)、吸附时间(D)为因素,以吸附率为主要指标,对生物吸附的最佳条件进行试验,因素水平见表1,正交试验结果见表2。

由表2可得,对吸附率影响最大的因素是C(pH值),其次是B(铅离子浓度)、D(吸附时间)、A(藻粉用量),即影响吸附率的主次关系为:pH值>铅离子浓度>吸附时间>藻粉用量。最优反应组合为A1B2C2D3,即当藻粉用量为1.0 g/L,铅离子浓度为40 mg/L,pH值为4.0,吸附时间210 min时,此时吸附效果最好,吸附率可达88.9%。

3 结 论

通过实验研究,浒苔对Pb2+离子有较好的吸附作用,可用作生物吸附剂来处理含铅废水。pH值、Pb2+的初始浓度、吸附时间和浒苔藻粉用量均对吸附产生不同程度的影响。通过正交实验得出,吸附的最佳组合条件如下:在溶液pH值为4.0、浒苔藻粉用量为1 g/L、吸附时间为210 min的吸附条件下,吸附浓度为40 mg/L的Pb2+溶液,浒苔对Pb2+离子吸附效率最高。

参考文献

[1]李坤,李琳,王福强等.淡水小球藻清除Cu2+、Cd2+、Zn2+污染能力的研究[J].中国微生态学杂志,2006,18(3):194-195,198.

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[4]文竹青,高伟,何少华.藻类吸附法去除废水中的重金属[J].江苏环境科技,2006,19(2):49-51.

[5]李英敏,杨海波,吕福荣,等.小球藻对Pb2+的吸附及生物吸附机理初探[J].农业环境科学学报,2004,23(4):696-699.

[6]周书葵,曾光明,王许兵.催化氧化-ABS-MBR处理印染废水的工程实践[J].给水排水,2009,35(5):67-68.

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[9]周洪英,王学松,李娜,等.3种大型海藻对含铅废水的生物吸附研究[J].环境工程学报,2010,4(2):331-336.

工业含铅废水 篇5

关键词：剩余污泥,活化剂,含铅废水,正交试验

铅是工业中常用的元素之一, 其主要污染源是蓄电池、冶金、五金、机械、涂料、和电镀工业等部门的排放废水。而铅又是一种对人体具有很强毒性的重金属, 可以通过人的呼吸系统、消化系统或者皮肤直接进入人体, 并在人体内积累, 进而对人体造成严重损害, 具体表现在贫血、神经机能失调, 破坏肾功能和免疫功能等。由于其不能被生物降解, 因此各国均将铅列为水中优先控制的污染物。目前, 针对含铅废水处理的方法不断涌现, 常用的是离子交换法、吸附法、絮凝法等, 由于吸附法具有可回收有价值的金属, 选择性好, 方便使用等特点而备受欢迎, 但是吸附剂的高价格制约了吸附法的大规模应用, 因此研制新型廉价的吸附材料是如今重金属废水处理的研究重点。

随着我国城市化进程的加快, 城市污水处理量的加大以及处理程度的深化, 污水处理厂的副产物———污泥成为人们关注的焦点。污泥是污水处理过程中产生的副产物, 研究发现, 污泥中含有大量的有机物、重金属及各类致病微生物, 且具有容量大、易腐败、有恶臭的特点, 如果处理不好, 将会造成大范围的二次污染。进过多年对污泥处理处置方案的研究, 目前已经有了污泥卫生填埋、土地利用和焚烧等传统处理方法, 也有制肥、制作建筑材料、制造混凝土轻质骨粒等新的处理方法, 但污泥的根本出路在于资源化利用。污泥中含有一定量的碳质有机物, 因此, 可将其作为主要原料制备吸附剂。为了实现污泥处理的无害化、低廉化以及资源化, 国内外众多学者对污泥的资源化利用进行了大量的研究。

本次试验将讨论采用什么方法制备的污泥吸附剂有更高效的吸附效果, 以及在制备时需要考虑哪些影响因素, 将剩余污泥变废为宝;如何有效控制不同环境下污泥吸附剂对重金属铅离子的吸附问题;如何处理环境中的重金属铅离子和剩余污泥吸附剂的回收利用。

1 材料与方法

1.1 原料与仪器

污泥取自益阳市团洲污水处理厂水处理后的剩余污泥, 含铅废水使用分析纯硝酸铅溶液配置。

空气浴恒温振荡器;鼓风干燥箱;721型分光光度计;马沸炉;研磨搅拌机;自动过筛振动机。

1.2 试验方法

1.2.1 测定硝酸铅溶液吸光度标准曲线

配置出不同溶度的硝酸铅溶液, 在合适的测定范围内通过可见光分光光度计进行读数, 以此推求硝酸铅溶液吸光度特性曲线, 并作为测定硝酸铅溶度的主要方法。

1.2.2 活化剩余污泥的制备

本次实验选用化学活化方法对干污泥进行活化, 并从中选取最适宜的活化剂。首先选定5种化学活化试剂:Zn Cl2、H2SO4、Na CO3、KOH、H3PO4, 采用固液比为1∶2.5, 溶度为3 mol/L, 各配置100 m L待用。

在室温下取五个小烧杯各投加1 g干污泥, 再按固液比加入活化剂, 搅拌均匀至污泥与活化剂完全混合, 再静置24 h。在相同条件下于马沸炉中热解碳化污泥, 待其冷却至室温, 分别放入研磨搅拌机中制得活化污泥。

1.2.3 最佳吸附条件的确定

试验考察了硝酸铅初始溶度、活化污泥投加量、吸附温度、吸附时间对吸附的影响, 通过正交试验, 以Pb2+的去除率作为试验指标, 确定最佳吸附条件, 其因素水平表如表1。

2 实验结果与讨论

2.1 正交实验结果

正交试验结果如表2、表3所示, 由表2可以看出, 含铅废水的初始溶度对活化污泥吸附废水的影响最大, 其次是活化污泥投加量的影响, 反应温度和吸附时间对吸附的影响不大。其最佳的实验组合是:铅的初始浓度为0.6 mol/L、活化剩余污泥投加量0.4 g、温度25℃、吸附时间60 min。

从正交实验方差分析 (见表3) 可知, 铅的初始浓度对活化剩余污泥的吸附影响非常显著, 活化剩余污泥投加量对其吸附影响显著, 而反应温度和吸附时间对活化剩余污泥吸附影响不显著。

2.2 讨论与分析

活化剩余污泥对溶液中的铅离子的吸附作用, 主要是体现在其表面的吸附位点和溶液中铅离子相互作用, 达到一个动态的平衡, 在一定量的活化剩余污泥, 溶液中的铅离子的去除速率迅速增加, 随着活化剩余污泥表面的吸附位点被溶液中铅离子占据, 这样去除速率就会下降, 这样达到一个动态的平衡。

另外, 吸附时间对活化剩余污泥的影响也是比较大, 但在本实验中未发现此类现象, 主要是因为吸附时间的赋值梯度太小, 没有差别。

2.3 最佳条件下的去除实验

根据正交实验的结果, 最佳的条件组合下进行实验, 经过6 h的吸附, 溶液的铅离子的初始浓度从0.4 mol/L降到0.003 mol/L。得到的处理效果达到99.3%。

3 结论

(1) 最佳的吸附条件为:铅的初始浓度为0.6 mol/L、活化剩余污泥投加量0.4 g、温度25℃、吸附时间60 min。

(2) 影响最为显著是溶液中铅离子的浓度。

(3) 应进一步考察铅离子的浓度影响区间和吸附时间的影响。

参考文献

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[2]Xu H, Liu Y, Tay J H.Effect of pH on nickel biosorption by aerobic granular sludge[J].Bioresourse Technology, 2006, 97:359-363.

[3]Badireddy A R, Chellam S, Gassman P L.Role of extracellular polymeric substances in bioflocculati on of activated sludge microorganisms under glucose-controlled conditions[J].Water Research, 2010, 44:4505-4516.

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[5]Cossich ES, Tavares CRG, Ravagnani TMK.Biosorption of chromium (III) by Sargassum sp biomass[J].Electron.J.Biotechnoly, 2002 (2) :1223-1229.

[6]Michaels, StrathmannH.Selective removal of heavy metal ions from aqueous solutions by ultrafiltration macromolecular complexes[J].Separation Science and Technology, 1980, 15 (4) :1135-1152.

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工业含铅废水 篇6

该专利涉及一种废弃菌糠活化改性处理含铅废水并回收铅的方法。该专利以废弃菌糠为原料, 利用其中含有的丰富的真菌菌丝体、多种代谢产物及纤维素、半纤维素和木质素等拥有的巨大比表面积和多种引起吸附的官能团吸附铅离子。与此同时, 将其中的纤维素、半纤维素和木质素等经由一系列化学改性, 引入羧基、羟基、醛基、酮基等活性基团, 并将吡啶环上的多个氮原子接枝共聚到菌糠上, 大幅度增加其对废水中铅离子的络合能力, 然后通过固定床交换吸附废水中的铅离子。交换完成后, 再用饱和乙二胺四乙酸溶液洗脱, 并对洗脱液中的铅离子进行回收再利用。然后用饱和氯化钠溶液对菌糠的固定床进行再生。该专利以废治废, 实现了社会效益、经济效益及环境效益的统一。/

CN 103496790 A, 2014-01-08

工业含铅废水 篇7

粉煤灰是燃煤电厂排放的固体废物,我国年排放量已达数亿吨,不但占用大量耕地,污染环境,而且危害人体健康和生态环境。由于粉煤灰表面疏松多孔,表面积大,能吸附水中的杂质,有关利用粉煤灰作为吸附剂处理废水的研究已很多[2]。膨润土[3,4]是一种廉价的粘性矿物,储量丰富,具有很好的化学、生物稳定性和很好的粘合性,对重金属离子有较强的吸附能力和良好的吸附容量。但在实际应用中,当两者以粉末状作为吸附剂时,处理后的废水存在固液分离问题,需增加过滤设备,且在高度粉末状态下还存在过滤特性差[5],过滤装置堵塞等问题;在动态吸附时也易造成堵塞,使吸附无法进行[6]。如将吸附剂颗粒化,将改善上述情况。本文研究了粉煤灰—膨润土颗粒吸附材料的制备条件及其对废水中铅离子的吸附特性,为开发新型吸附材料和废物资源化利用寻找一条新途径。

1 实验部分

1.1 实验原料及仪器

原料:粉煤灰取自四川省成都博磊热电厂,膨润土产自四川省三台县。

主要仪器:恒温振荡器、单螺杆挤出造粒机、恒温振荡器(上海福玛实验设备有限公司)、PHS—3C精密PH计(上海安亭雷磁仪器厂)、TCIF—瓷瓶球磨机(湘潭华丰仪器制造有限公司)、电热鼓风干燥箱、马弗炉、GGX—6E型塞曼火焰原子吸收分光光度计及其相应的辅助设备。

1.2 粉煤灰颗粒吸附剂的制备

粉煤灰—膨润土吸附剂配比:将膨润土、粉煤灰按一定比例混合后用适量的水混匀,陈化12h,用挤出造粒机制成粒径2mm、长度3—6mm的柱状颗粒,自然干燥,经马弗炉焙烧制成颗粒状吸附剂(表1)。

正交实验:针对粉煤灰—膨润土掺杂比例、焙烧时间、焙烧温度,采取3因素3水平正交试验设计。取2g以下9种烧制好的颗粒吸附剂分别加入40mg/L的含铅废水溶液中,振荡60 min后过滤测定其吸光度,计算其去除率,结果见表2。

由极差(R)分析可知,最主要的影响因素是焙烧温度,其次为焙烧时间和粉煤灰—膨润土的比例。考虑到经济性及产品吸附效果等因素的影响,最佳制备条件确定为:焙烧温度为600℃,焙烧时间1h,粉煤灰—膨润土比例为5∶5,在此实验条件制得的粒状吸附材料对废水中的铅离子吸附性能最好,去除率可达95.27%。通过将粉末状的吸附剂造粒,解决了吸附后续处理中固液分离困难的问题。

1.3 处理含铅废水的吸附研究

吸附试验采用静态方法在室温下进行。准确称取一定量的吸附剂和50ml 一定浓度含Pb2+废水若干份,分别置于250ml 具塞锥形瓶中,用0.01mol/L的NaOH或HNO3溶液调节pH值,室温下在振荡器上振荡一定时间,静置5min,过滤,测定滤液中Pb2+含量。Pb2+浓度的测定采用火焰原子吸收分光光度计进行测定。原含铅废水经过吸附过滤后,测定溶液中剩余的Pb2+浓度,去除率计算公式为:undefined。式中,Co为吸附前Pb2+浓度,Ce为吸附后Pb2+浓度。

2 实验结果与讨论

2.1 吸附时间对去除率的影响

取1#吸附剂,在马弗炉中以600℃焙烧1h制备样品;配制含铅量为40mg/L的模拟废水,取5个具塞锥形瓶,分别加入50ml、40mg/L的铅离子溶液和2g颗粒吸附剂,分别震荡20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、100min、120min,过滤后测定其吸光度,计算其去除率(图1)。

由图1可见,在吸附初期阶段随吸附时间的延长,颗粒对Pb2+的去除率迅速提高。当吸附时间达到60min时,基本达到吸附平衡,去除率达95.27%。如果继续延长时间,吸附效果升高不明显。即在一定的吸附时间内,颗粒对重金属离子的吸附速率很快。这是由于当多孔、呈负电性具有大量可交换阳离子的颗粒与溶液中的Pb2+接触时,颗粒发生离子交换、表面络合反应及孔道吸附作用[7],从而吸附了大量铅离子。当时间≥60min时,随着时间的延长,可交换阳离子逐渐减少,颗粒吸附速率逐渐减小,直至达到吸附饱和。考虑到时间效益的原因,实验中选取的接触时间均为60min。

2.2 pH对Pb2+去除率的影响

取5个具塞锥形瓶,分别加入2g的1#吸附剂和50ml含铅废水,调节溶液pH值分别为3、4、5、6、8,在25℃条件下振荡60min,经过滤后,取其上清液测定铅含量,其去除率计算见图2。由图2可见,pH值对影响粉煤灰—膨润土颗粒吸附重金属离子影响较大。在强酸环境下,吸附剂对铅的吸附能力很低;随着pH值的增加,吸附效果不断增加。当pH ≥6时,吸附剂的去除率突然达到了100%。在较低的pH条件下,Pb2+的去除主要是吸附作用;而在较高的pH条件下,铅离子的去除则是吸附和沉淀共同作用的结果[8]。在过滤时,沉淀被滤除,溶液中残留Pb2+几乎为零,去除率明显增高,因此本方法适用于pH值为5的含铅废水的处理。

2.3 温度对Pb2+去除率的影响

在50ml浓度为40mg/L的铅离子溶液中分别加入2g的1#吸附剂,振荡40min,温度分别为20℃、25℃、30℃、40℃、50℃,过滤并测量其吸光度,去除率见图3。由图3可知,在一定的温度范围内(通常为100℃),随着温度的升高,有利于提高对重金属离子的吸附效率。当温度升高到30℃时,颗粒对Pb2+的去除率达到95.27%;再升高温度,去除率有所增大,但变化趋势极为平缓。由此可见,温度对颗粒吸附剂去除含铅废水的影响不大。其原因是,用粉煤灰处理含铅废水主要是离子交换和表面络合起作用[9]。温度升高使溶液中的离子运动速度加快,促进了离子的交换反应。此外,温度升高,水分蒸发量增大,对去除率也有一定影响,因此可选择在室温下对废水进行处理。

2.4 吸附剂用量对Pb2+去除率的影响

在50ml浓度为40mg/l的铅离子溶液中分别加入0.4g、0.8g、1g、1.2g、1.6g、2.0g、2.8g的1#吸附剂,振荡60min,过滤后测其吸光度,去除率见图4。随着吸附剂用量的增加,铅离子去除率不断增大,最后趋于稳定。当吸附剂用量为2.8g时,去除率已达到98.31%。但在实际应用中,考虑到成本问题,投加量选择1.8—2.0g比较合适,此时去除率已经达到90%以上。

2.5 铅离子浓度对去除率的影响

将2g的1#吸附剂分别加入浓度为10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L的硝酸铅溶液中,振荡60min,过滤后测定其吸光度,去除率见图5。由图5可见,在铅浓度为10—30mg/L时,去除率相对较高,可达95%以上;当浓度由30mg/L到达40mg/L时,去除率有所下降;到60mg/L时去除率迅速下降达到最低,仅为67.23%。我们推测,随着废水浓度进一步增大,去除率将会继续降低。

2.6 颗粒吸附剂对Pb2+的吸附等温线

在温度25℃下称取2g的1# 吸附剂,加入质量浓度分别为10 mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L,在pH为5的Pb2+溶液中振动吸附60min,过滤测定剩余Pb2+浓度,计算平衡吸附量,结果见表3。

在吸附平衡研究中,描述吸附等温线最常用的表达式为Freundlich方程和Langmuir方程。Freundlich方程的线性化为:undefined;Langmuir方程的线性化为:undefined。式中,Ce为溶液中吸附质的平衡质量浓度(mg/L),Qe为平衡吸附容量(mg/g),Q0为Langmuir饱和吸附容量(mg/g),b为Langmuir吸附等温线常数(L/mg),K、n为Freundlich吸附等温线常数,b、K、n为平均温度和吸附过程焓变的有关常数。

根据Langmuir和Freundlich直线回归方程的相关系数R,Langmuir模型(图6)的Pb2+相关系数为0.99939;而对Freundlich模型(图7)的相关系数为0.95819。根据结果发现,试验数据拟合Langmuir方程比Freundlich更合适。由此说明,铅离子在粉煤灰吸附材料表面的吸附主要以单分子层吸附为主。

3 结论

正交实验结果表明,焙烧温度是影响去除率的关键因素,粉煤灰与膨润土比例、焙烧时间为次要因素。最适宜条件为:粉煤灰膨润土质量比为5∶5、焙烧温度为600、焙烧时间1h。粉煤灰—膨润土复合吸附剂的用量为40g/L、吸附时间为1h、pH值为5、温度为25℃时,Pb2+废水初始质量浓度pb2+的去除率为95.27%。吸附剂吸附铅离子的等温线能很好地符合Langmuir吸附等温线,其线性相关系数为0.999。由此说明,铅离子在粉煤灰吸附材料表面的吸附主要以单分子层吸附为主。

参考文献

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