重金属捕集剂处理含铅废水的试验研究

研究了重金属捕集剂的实验室合成及捕集重金属的机理,讨论了pH值、捕集剂加入量、反应时间、多种重金属离子共存对处理效果的影响,并就捕集产物的稳定性与传统中和沉淀法进行比较。试验结果表明:重金属捕集剂对Pb2+的去除率可达99%以上,处理后的废水达到《污水综合排放标准(》GB8978-1996)对铅的限定值,且处理效果不受pH值、共存重金属离子的影响。捕集剂与Pb2+生成螯合物的稳定性远高于中和沉淀法所得产物的稳定性,因而减少了捕集产物再次污染环境的风险。     

巯基重金属捕集剂脱除电镀废水中低浓度Ni的效能及机理研究

以某电镀厂经Na2S预处理后的废水作为研究对象,选用Na OH、Na2S和有机巯基类化合物(EDTC)作为重金属捕集剂,对废水中低浓度Ni进行深度脱除.通过处理效果对比,最终选用EDTC作为Ni理想的捕集剂,重点考察了加药方式、p H、EDTC投加量、反应时间、PAC投加量及不同含Ni电镀废水对Ni去除效果的影响并探讨了EDTC去除Ni的机理.结果表明,Ni初始浓度为6.41 mg·L-1时,最佳工艺条件依次为:p H为7.0,EDTC投加量为摩尔比nEDTC/nNi=4,反应时间为15 min,PAC投加量为100 mg·L-1,PAM投加量为2.5 mg·L-1,此时出水Ni2+浓度为1.08 mg·L-1,去除率达83.15%.在此基础上,针对3种不同含Ni电镀废水,经EDTC处理后Ni去除率均在80%以上,部分废水出水Ni2+浓度低于0.1 mg·L-1,达到了《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》中关于Ni污染物特别排放限值的要求(0.1 mg·L-1).红外光谱图和有机元素分析结果表明,EDTC与Ni会发生螯合反应,即EDTC巯基中硫捕捉Ni2+并趋向成键,生成难溶的螯合产物,从而有效地去除废水中Ni.     

重金属捕集剂对水中微量Hg(Ⅱ)的处理研究

针对含汞废水采用常规处理难以达标的问题,选用二硫代氨基甲酸盐类(DTCR-2)、2,4,6-三硫醇基钠硫代三嗪(TMT-18B)、硫化钠(Na2S)和氢氧化钙[Ca(OH)2]作为重金属捕集剂,对水中微量Hg2+进行深度处理研究.通过处理效果的对比,最终选用DTCR-2作为Hg2+最理想的捕集剂,重点考察了pH值、DTCR-2投加量、反应时间、Hg2+初始浓度及其他重金属离子等因素对Hg2+去除效果的影响.结果表明,在Hg2+初始浓度为100μg.L-1,pH为8.0,投加量1.0倍化学计量比,反应时间10 min时处理效果较好,Hg2+剩余浓度为41.36μg.L-1,低于国家排放标准中的限值(50μg.L-1).另外,Cd2+、Pb2+、Cu2+这3种重金属离子对DTCR-2去除Hg2+具有抑制作用,影响大小依次为Cu2+>Pb2+>Cd2+,而Zn2+具有促进作用.通过本研究,可以为DTCR-2处理低浓度含汞废水工艺设计提供理论支持.     

重金属捕集剂的应用进展研究

从源头减少重金属排放是控制重金属污染的重要途径,采用重金属捕集剂处理含重金属废水时,不仅可有效去除重金属,得到的沉淀渣可进一步回收处理,具有广泛的应用前景.重金属捕集剂结构可分为线性结构及空间立体架桥结构,捕集剂的作用机理主要通过官能团与重金属离子配位结合,生成不溶性螯合物沉淀,均对废水重金属具有良好的去除效率.生产成本较高是制约其广泛应用的一个主要因素,开发成本低廉、高效、工艺简单的重金属捕集剂,并寻求与其他改性技术联用,是重金属捕集剂的重要研究方向.     

臭氧预破络-重金属捕集耦合体系高效去除废水中络合态镍的机理研究

电镀废水处理厂化学镀镍废水经常规物化处理后,仍存在低浓度、高稳态的重金属污染物,导致后续出现难处理、难生化、难达标排放的普遍技术问题.本文提出一种新型高效的臭氧预氧化破络-重金属捕集螯合深度处理技术体系,即臭氧-重金属捕集剂(O_3-SN-9)耦合体系.通过单因素静态实验,重点考察了臭氧(O_3)氧化初始pH值、氧化时间、臭氧载气流量、重金属捕集剂(SN-9)投加量等对出水总镍(Ni)去除率的影响,并探讨了臭氧氧化破络络合态Ni的途径及SN-9捕集重金属Ni的机理.结果表明,在化学镀镍废水初始总Ni浓度为2.76 mg·L~(-1),臭氧预氧化初始pH值范围为7.0～11.0,反应时间为40 min,载气流量为3 L·min~(-1),SN-9投加量为40 mg·L~(-1)的条件下,处理后出水总Ni浓度稳定低于0.1 mg·L~(-1),可达到《电镀水污染物排放标准》(DB44/1597—2015)水污染物特别排放限值中总Ni的排放限值要求.液相色谱-质谱(LC-MS)、叔丁醇(Tert-Butyl Alcohol,TBA)捕获羟基自由基(·OH)实验和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表明,在臭氧预氧化破络与螯合捕集Ni前后协同耦合的高效体系中,前端臭氧氧化以间接氧化为主,直接氧化为辅;氧化进程可控制为部分氧化破络,将高稳态镍络合物氧化成易失稳的小分子Ni络合物及部分离子态Ni;后续SN-9高效螯合捕集Ni的主要官能团为巯基官能团(—SH),可从低分子易失稳的Ni络合物上竞争夺取Ni离子,或直接与游离态Ni(II)反应,形成稳定的四边形配位螯合沉淀物,从而达到去除Ni的目的.     

有机高分子重金属捕集絮凝剂CU3#对Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的去除研究

探讨了自制有机高分子重金属捕集絮凝剂CU3#对铜离子、铅离子的捕集机理,研究了其处理含铜离子、铅离子废水的处理条件,并研究了其他物质和离子对铜离子和铅离子去除效果的影响。研究结果表明,在pH7～14范围内,快速搅拌时问2min,慢速搅拌3min,CU3#对含铜离子的污水处理后其上清液中所含铜离子为1．2mg/L,对铜离子的去除率达到99．4％,完全达到国家排放标准;在pH7～14范围内,快速搅拌时间3min,慢速搅拌3min,CU3#对含铅离子的污水处理后其上清液中残余铅离子0.8mg/L,去除率99.6％,达国家一级排放标准。     

重金属螯合捕集剂NBMIPA的合成及其捕集Cu2+、Zn2+性能

以间苯二甲酰氯(IPC)和巯基乙胺盐酸盐(CHC)为原料,采用一步法合成重金属螯合捕集剂N,N’-双(2-巯基乙基)—1,3-苯二甲酰胺(NBMIPA),重点研究了物质的量比(n(CHC):n(IPC))和反应温度对NBMlPA产率的影响,并研究了NBMIPA投加量和pH对Cu2+、Zn2+捕集性能的影响.结果表明:重金属螯合捕集剂NBMIPA的最佳合成工艺为n(CHC):n(IPC) =2.8、反应温度-5℃,此时NBMIPA的最高产率为78.64％;NBMIPA对Cu2+和Zn2+的捕集性能优良,NBMIPA投加量越大,捕集性能越高;NBMIPA对pH具有较宽的适应性.当NBMIPA投加量分别为45 mL和30 mL时,NBMIPA对Cu2+和Zn2+的捕集效果最佳,Cu2+的去除率达到99.33％,残余Cu2+浓度为0.46 mg·L-1,Zn2+的去除率达到97.49％,残余Zn2+浓度为1.84 mg·L-1.     

两亲型捕集剂脱除及富集水中铜离子性能研究

通过酰胺化反应合成具有两亲型结构的疏水性3-巯基丙酸改性笼型倍半硅氧烷低聚体(MPA-POSS),以MPAPOSS为捕集剂,对其脱除和富集水中铜离子的性能进行研究。通过火焰原子吸收光度法对捕获、脱除和富集处理铜离子过程中的去除率和萃取率进行分析并优化捕集条件。结果表明:在室温下,pH=6.0的溶液中,MPA-POSS能够迅速高效地捕集、去除水中微量铜离子,去除率达99%,经萃取、富集处理后,萃取率高达98%,富集倍数达到50;以自来水为样品进行铜离子脱除和富集处理后,不同含量水样的萃取率在95%~99%,建立起水中微量铜离子的快速、高效脱除和富集、分离方法,为水中金属离子及其污染物的脱除、富集和分离处理提供新的思路和技术。     

磁絮凝耦合重金属捕集剂EDTC对酸性络合镍的深度脱除

采用磁絮凝耦合自制重金属捕集剂EDTC,以柠檬酸镍(CA-Ni)、酒石酸镍(TA-Ni)和焦磷酸镍(SP-Ni)3种模拟酸性络合镍废水为研究对象,对废水中的络合镍进行深度脱除.研究了EDTC投加量、磁种投加量、初始pH值和静沉时间对络合镍去除效果的影响,探讨了磁絮凝耦合EDTC脱除络合镍的机理.结果表明,处理初始浓度为50mg/L的CA-Ni、TA-Ni和SP-Ni时,磁种投加量100mg/L(350r/min,2min),M_(EDTC)/M_(Ni)=10(250r/min,2min),PAM lmg/L(50r/min,3min),静沉5min,无需调节初始pH值,残留Ni浓度小于O.lmg/L.Zeta电位分析显示:PH7时磁种与EDTC和PH=6.5~7.5时磁种与絮体均通过静电引力相互吸引.磁种的加入使得以磁种为核心的磁絮体形成,提高絮体的沉降性能并降低20%的EDTC用量.絮体的粒径和分形维数分析表明:加载磁种可减少微小絮体,增大絮体体积同时使得絮体更加密实.     

重金属絮凝剂对水中Cu2+和腐殖酸的去除性能

采用聚丙烯酰胺、甲醛、氢氧化钠、巯基乙酸为原料,制备出重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺（MAMPAM）,以含Cu²⁺、含腐殖酸（HA）水样为考察对象,研究MAMPAM对单一和混合体系中Cu²⁺、HA的去除性能.结果表明,MAMPAM对单一体系中Cu²⁺和HA均具有一定的去除效果,且Cu²⁺的去除率随着水样初始pH值的增大而升高;pH值为6.0时,Cu²⁺的最高去除率为95.92%,HA的最高去除率为66.98%.MAMPAM处理混合水样时,Cu²⁺和HA的共存会相互促进彼此的去除,具有协同作用;共存的HA对MAMPAM除Cu²⁺性能的促进作用随着水样中HA浓度或pH值的升高而增强,共存的Cu²⁺对MAMPAM除HA性能的促进作用随着水样中HA浓度的升高而增强.     

提高植物修复效率的技术途径与强化措施

通过物理、化学或生物学手段,从土壤、植物及其生境3个方面着手来提高植物去除土壤重金属能力是植物修复技术应用研究的重要方向.对国内外植物修复过程中所应用的强化手段与辅助措施进行了一定的研究,分别阐述了施肥、水分管理、耕作栽培、修复剂、生物技术等方法的作用机制及应用效果.今后,植物修复技术需针对有应用前景的超富集植物进行生境特征的系统研究,并着重开发高效、低风险的土壤修复剂,注重植物修复成套技术的工程应用研究.     

螯合絮凝剂EPPCX的制备及对Pb2+、Cu2+捕集性能研究

以聚酰胺多胺(PPC)-2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)接枝共聚物(EPPC)、Na OH和CS2为原料,在乙醇为反应溶剂的条件下合成一种重金属螯合絮凝剂阳离子聚酰胺黄原酸钠(EPPCX).通过FT-IR、13CNMR、有机元素分析对产物结构进行了表征.研究了反应时间、溶剂用量、m(EPPC)∶m(Na OH)和反应温度对EPPCX产率的影响,并探究了EPPCX投加量、pH值和特性粘数、浊度对Pb~(2+)、Cu~(2+)废水的去除效果.结果表明:当反应时间3 h,溶剂用量占反应物总质量的质量分数为40%,m(EPPC)∶m(Na OH)=1∶4,反应温度40℃,产物的产率达91.2%.处理25 mg·L~(-1)重金属模拟废水时,EPPCX投加量分别为110.7 mg·L~(-1)和120.4 mg·L~(-1),Pb~(2+)的去除率达到97.2%,Cu~(2+)的去除率达到96.9%.pH值=5、产物的特性粘数为2.54 d L·g~(-1)时对Pb~(2+)、Cu~(2+)去除效果最佳.同时浊度的存在使Pb~(2+)、Cu~(2+)去除效率均增加10%以上.与聚乙烯亚胺类重金属絮凝剂相比,EPPCX去除率提高8.7%.     

铜渣与含砷污酸反应行为及除砷机理

分析铜渣组成结构和形貌特性的基础上,研究了铜渣与含砷污酸反应行为及脱砷规律,阐明了反应动力学过程,揭示了铜渣除砷机理.结果表明：在铜渣用量为0.2g/mL,反应温度为23℃,反应时间为24h的最优条件下,铜渣的最大去除容量达到25.89mg/g,除砷率达到99.56%,并且除砷后铜渣的砷浸出浓度低于5mg/L的危险废弃物界定限值,属于一般固体废弃物.铜渣除砷过程符合拟二级动力学模型,该过程受铁离子释放速度限制,离子交换吸附和化学沉淀方式同步进行实现了砷的脱除,两种方式的结合有利于砷的稳定化.铜渣与污酸反应释放大量的铁离子,通过离子交换吸附与砷酸根离子发生沉淀反应,形成较为稳定的砷酸盐及其衍生化合物,进而达到除砷目的.铜渣表现出优越的除砷性能,为重有色冶炼污酸处置提供了一种高效和低成本的方法.     

铜尾矿库区土壤重金属及微生物重金属抗性基因空间分异特征

重金属污染的长期存在,使环境中的微生物保持并不断强化其自身重金属抗性.为了研究长期污染场地重金属污染水平和土壤中微生物重金属抗性之间的关系,本文以山西省灵丘县刁泉铜矿尾矿库区及其周边为研究对象,研究了不同立地条件下土壤重金属含量特征以及重金属抗性基因的丰度与分布,采用Hakanson潜在生态风险指数法对该区域的生态环境风险进行了评估,并对重金属及重金属抗性基因进行相关分析.结果表明:①研究区土壤重金属污染严重,7种重金属Cr、Ni、Zn、As、Cd、Cu、Pb含量均超过山西土壤背景值,单因子潜在生态危害程度顺序基本上为CdPbCuAsNiZnCr.②尾矿库区存在不同程度的生态危害,尾矿坝、草地属于很强生态危害,林地、农田处于强生态危害,不同样地间的潜在生态风险顺序为草地尾矿坝农田林地.③相对丰度较高的重金属抗性基因主要是针对Cu、As的抗性,针对Cu抗性以cop基因为主,针对As抗性以ars基因为主.④除copA基因与重金属之间存在显著相关性外,其他重金属抗性基因与重金属含量之间的相关性不显著.     

高分子重金属絮凝剂MAPEI的制备及性能研究

通过酰胺化反应将重金属络合剂巯基乙酸(TGA)接入高分子絮凝剂聚乙烯亚胺(PEI)的分子链中,合成了新型高分子重金属絮凝剂巯基乙酰聚乙烯亚胺(MAPEI),以达到用同一种絮凝剂既能除重金属又能除浊的目的.实验结果表明:①该絮凝剂对Cu2 有很好的捕集功能,Cu2 的最高去除率可达95%以上;②pH值对MAPEI除Cu2 、去浊的效果有一定的影响但影响不大,pH值低时除浊效果较好,pH值较高时除Cu2 效果较好;③当Cu2 和致浊物质共存时,会互相促进彼此的去除;④废水中Ca2 的存在会促进Cu2 的去除,Fe3 的存在会抑制Cu2 的去除.     

土壤渗滤对污染河流重金属去除效果研究

本试验通过模拟野外河滩土壤渗滤,分析测定原水和渗滤出水水质重金属浓度,研究天然土壤和填充碎石、沸石、活性炭、陶粒的土壤组合介质对水中重金属浓度的去除效果。结果表明：天然土壤和填充碎石、沸石、陶粒的土壤组合介质对河水中Hg的平均去除率分别为73．3％、49．4％、25．0％、75．0％。填充沸石的土壤组合介质在运行15天左右对河水中Cd的去除率也能达到30％。     

高分子重金属絮凝剂SSXA对Cu2+的捕集性能研究

以淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物、NaOH、CS2为原料,在一定条件下合成了一种新型高分子重金属絮凝剂--淀粉基黄原酸酯-丙烯酰胺接枝共聚物.研究了该絮凝剂的除Cu2 、去浊机理,并对硫酸铝浓度、初始Cu2 浓度、pH值、浊度等影响其除铜及去浊效能的因素作了考察.实验结果表明:(1)该絮凝剂对Cu2 有很好的捕集功能,但需要与硫酸铝复配以提高其沉降性能,适合复配使用.Al3 与初始Cu2 的体积摩尔浓度比值为0.3较为适宜,此时Cu2 去除率大于98%;(2)pH值对复配体系的除Cu2 、去浊效果影响不大;(3)Cu2 和致浊物质共存时,会互相促进彼此的去除.对初始Cu2 浓度为25 mg·L-1、浊度为5～300NTU的水样,处理后出水Cu2 浓度小于0.5mg·L-1、浊度小于3NTU.