一、概述

        重金屬污染問題歷來是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。發(fā)生在日本的由Hg污染引起的“水俁病”和由Cd污染引起的“骨痛病”事件，以及在歐洲一些國家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)重金屬污染產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，使得關(guān)于重金屬污染與防治的研究倍受重視。

        重金屬廢物來源廣泛，涉及礦山、冶金、機(jī)械制造、化工、電子和儀表等行業(yè)。   一般來說，溶液中的重金屬較易被穩(wěn)定化。對于一些兩性金屬，如As，Cr，Cd，Pb，Zn等，可通過控制其pH值使其具有最低的溶解度，大部分重金屬可用硫化物沉淀等法去除。但若溶液中的重金屬處于不利價(jià)態(tài)，或以穩(wěn)定可溶的絡(luò)合物的形態(tài)存在，這將給穩(wěn)定化帶來困難，并且，普通的沉淀法所產(chǎn)生的污泥在pH值改變的情況下會再度溶出，二次污染的可能性非常突出。

       針對這些問題，開始應(yīng)用有機(jī)重金屬離子高效沉淀劑去除重金屬的研究，并成功地開發(fā)出了一類新型的重金屬螯合劑，在重金屬廢水及其它重金屬廢物治理中取得了很好的效果。

二、實(shí)驗(yàn)部分

1、反應(yīng)機(jī)理

      重金屬離子高效沉淀劑為有機(jī)硫鹽，其活性基團(tuán)（給電子基團(tuán)）為二硫代磷酸，因活性基團(tuán)中的硫原子電負(fù)性極小、半徑較大、易失去電子并易極化變形產(chǎn)生負(fù)電場，故能與陽離子趨向成建，生成難溶于水的二羥基二硫代磷酸鹽。當(dāng)離子沉淀劑與某一金屬離子結(jié)合時(shí)，均通過其結(jié)構(gòu)中的2個(gè)硫與金屬離子形成四元環(huán)，故形成的化合物為鰲合物，并具有較高的穩(wěn)定性。

2、實(shí)驗(yàn)方法

      在含有Hg，Cu，Cd，Pb等離子的廢水中，控制實(shí)驗(yàn)條件，分別加入0.6，0.8，1.0，1.2，1.4倍于理論用量的重金屬離子沉淀劑，攪拌20min后，靜置，待絮體下沉形成清夜后過濾，用原子吸收分光光度計(jì)測定濾液中殘存重金屬離子的濃度。

3、實(shí)驗(yàn)儀器及主要試劑

      北京東西分析儀器廠AA-7000型原子吸收分光光度計(jì)；重金屬離子沉淀劑，濃度均為5%；溶液中含Hg，Cu，Cd，Pb等離子的濃度：均越為200mg/L；試樣用量50mL。

三、結(jié)果與討論

1、離子沉淀劑加入量對Hg處理結(jié)果的影響

      實(shí)驗(yàn)原水中Hg2+濃度為197mg/L；反應(yīng)的攪拌時(shí)間為30min，pH=5.47；環(huán)境溫度為24.2℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1   離子沉淀劑加入量對Hg處理結(jié)果的影響

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著離子沉淀劑加入量的增加，去除率隨之增長，在理論加入量的0.6~1.2倍的范圍內(nèi)去除率增長迅速，1.2倍以后趨于穩(wěn)定。在理論加入量的1.2倍時(shí)，去除率已接近100%，處理后的Hg2+濃度均低于0.5mg/L。因此，沉淀劑加入量應(yīng)以理論加入量的1.2倍為宜。

2、離子沉淀劑加入量對Cu處理結(jié)果的影響

      實(shí)驗(yàn)原水中Cu2+濃度為199mg/L；反應(yīng)的攪拌時(shí)間為30min，pH=4.67；環(huán)境溫度為24.2℃。絮凝劑采用濃度為250mg/L的硫酸鋁溶液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2   離子沉淀劑加入量對Cu處理結(jié)果的影響

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著離子沉淀劑加入量的增加，去除率隨之增長，在理論加入量的0.6~1.2倍的范圍內(nèi)去除率增長迅速，1.2倍以后趨于穩(wěn)定。在理論加入量的1.2倍時(shí)，去除率已接近100%，處理后的Cu2+濃度均低于0.5mg/L。因此，沉淀劑加入量應(yīng)以理論加入量的1.2倍為宜。

3、離子沉淀劑加入量對Cd處理結(jié)果的影響

      實(shí)驗(yàn)原水中Cd2+濃度為194.8mg/L；pH=5.52，反應(yīng)時(shí)間30min，環(huán)境溫度為20℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3   離子沉淀劑加入量對Cd處理結(jié)果的影響

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著離子沉淀劑加入量的增加，去除率隨之增長，在理論加入量的0.6~1.2倍的范圍內(nèi)去除率增長迅速，大于1.2倍后趨于穩(wěn)定；當(dāng)離子沉淀劑加藥量不足時(shí)，去除率較低。因此，沉淀劑加入量為理論加藥量的1.4倍為宜。

4、離子沉淀劑加入量對Pb處理結(jié)果的影響

      實(shí)驗(yàn)原水中Pb2+濃度為209.355mg/L；反應(yīng)的攪拌時(shí)間為30min，pH=4.68；環(huán)境溫度為23.2℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4   離子沉淀劑加入量對Pb處理結(jié)果的影響

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著離子沉淀劑加入量的增加，去除率隨之增長，在理論加入量的0.6~1.2倍的范圍內(nèi)去除率增長迅速，1.2倍以后趨于穩(wěn)定；當(dāng)沉淀劑加藥量不足時(shí)，去除率較低，0.6倍時(shí)只有80%左右，1.0倍時(shí)均已達(dá)到96%以上，到1.2倍時(shí)已接近100%，處理后的Pb2+濃度接近或低于總Pb允許排放濃度。因此，沉淀劑加入量應(yīng)以理論加入量的1.2倍為宜。

四、結(jié)論

1. 重金屬離子高效沉淀劑對Hg2+，Cu2+，Cd2+，Pb2+的去除率均可達(dá)99%以上，去除率不受多種重金屬離子共存的影響。處理后廢水中Pb2+和Cu2+的含量可滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)，Cd2+和Hg2+的含量可接近國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2. 重金屬離子高效沉淀劑處理含Hg2+，Cu2+，Cd2+，Pb2+廢水時(shí)，其處理效果不受pH值的影響。因此，彌補(bǔ)了中和沉淀法必須在高堿度條件下使用的不足，可節(jié)省調(diào)節(jié)酸堿度的費(fèi)用。

3. 重金屬離子高效沉淀劑的最佳投加量為理論用量的1.2倍，對于含Cu2+廢水，可同時(shí)加入硫酸鋁絮凝劑以加快鰲合物的沉淀分離速度，最佳投加量為每升廢水加150mg的絮凝劑。

   
   

   總之，采用高分子有機(jī)螯合劑與廢水中的多種金屬離子發(fā)生鰲合反應(yīng)，生成穩(wěn)定且不溶于水的金屬鰲合物來除去廢水中的重金屬離子的方法，克服了傳統(tǒng)化學(xué)處理法的不足，沉淀物穩(wěn)定性高，經(jīng)處理后的水中重金屬含量遠(yuǎn)低于采用傳統(tǒng)方法處理的結(jié)果，特別對低含量重金屬廢水的處理效果顯著，且處理費(fèi)用低，由很好的應(yīng)用前景。

   
   

五、Cleaned自主研發(fā)重金屬離子沉淀劑部分樣品展示圖