摘 要：介绍了一种治理含重金属离子废水的新方法——螯合沉淀法，并对其机理、特点和应用范围进行了阐述，最后给出了两个应用实例。
目前，我国多采用化学沉淀法处理含重金属离子废水，但由于不同的重金属离子生成氢氧化物沉淀时的最佳pH值不同，以及某些重金属离子可能与溶液中的其他离子形成络合物(增加了它在水中的溶解度)，所以处理效果往往不理想。另外，重金属离子在碱性介质中生成的氢氧化物沉淀，其一部分会在排放中随着pH值的降低而重新溶解于水中。因此，需要研究和开发高效的重金属离子脱除剂，寻求更经济的处理方法。
1 螯合沉淀法机理
DTCR为长链高分子物质，含有大量的极性基(极性基中的硫原子半径较大、带负电，且易于极化变形而产生负电场)，它能捕捉阳离子并趋向成键而生成难溶的氨基二硫代甲酸盐(TDC盐)。生成的TDC盐有部分是离子键或强极性键(如TDC—Ag)，大多数是配价键(如TDC—Cu、TDC—Zn、TDC—Fe)。同一金属离子螯合的配价基极可能来自不同的DTCR分子，这样生成的TDC盐的分子会是高交联的、立体结构的，原DTCR的相对分子质量为(10～15)×104，而生成的难溶螯合盐的可达数百万甚至上千万，故此种金属盐一旦在水中生成，便有很好的絮凝沉析效果。
螯合沉淀法利用了DTCR在常温下能与废水中Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等多种重金属离子迅速反应的特点，在生成不溶于水的螯合盐后再加入少量有机或(和)无机絮凝剂以形成絮状沉淀，从而达到捕集去除重金属离子的目的。
2 螯合沉淀法的特点
螯合沉淀法具有如下特点：
①处理方法简单，只要添加药剂即可除去重金属离子，且不增加设备费用;
②DTCR能与重金属离子强力螯合，去除重金属效果好;
③DTCR是高分子制剂，其与金属离子能生成良好的絮凝体，絮凝效果佳;
④污泥量少且易脱水(采用传统的化学沉淀法和低分子捕集沉淀剂处理时，往往需要投加大量的助沉剂而致使污泥量增多，且污泥不易脱水，甚至粘在滤布或滤带上而造成流道堵塞);
⑤DTCR的pH值适用范围宽，在pH=3～11范围内有效。
DTCR可用于电镀、电子、石化、金属加工、垃圾焚烧处理、电厂烟道气洗涤等行业的废水处理。
3 应用实例
3.1 电镀厂废水处理
运行条件及处理结果分别见表1、2，处理工艺见图1。
表1 处理工艺条件 | |||||
Cr6+还原 | 反应 | 沉淀 | |||
Na2S2O5(mg/L) | H2SO4(mg/L) | pH | NaOH(mg/L) | DTCR(mg/L) | PAM(mg/L) |
213 | 88 | 2.52 | 444 | 100 | 1 |
表2 处理结果 | ||||||
组分 | Cu2+(mg/L) | Zn2+(mg/L) | Fe3+(mg/L) | 总Cr(mg/L) | Ni2+(mg/L) | pH |
原水 | 7.3 | 79.8 | 1.74 | 33.3 | 4.05 | 3.36 |
处理出水 | 0.0123 | 0.2349 | 0 | 0 | 0.1819 | 8.35 |
由表2可知，系统对金属离子去除效果好。此废水若用化学沉淀法处理，因各离子生成沉淀的最佳pH值不同，其去除往往不能兼顾：当pH值调至8～9时锌、镍严重超标，但若将pH值提高到9以上时则铬会因反溶而超标。螯合沉淀法则很好地解决了这个问题。
3.2 印刷电路板厂废水处理
运行条件及处理结果分别见表3、4，处理工艺见图2。
表3 处理工艺条件 mg/L | |||
反应 | 沉淀 | ||
DTCR | NaOH | FeCl3 | PAM |
180 | 64 | 210 | 2 |
组分 | Cu2+(mg/L) | pH |
原水 | 19.6 | 4.5 |
处理出水 | 0.36 | 7.2 |
注：废水中络合剂EDTA的质量分数为3.9%。 | ||
由表4可知，络合剂EDTA(能与铜离子形成稳定性较高的络合物而干扰氢氧化铜沉淀)对处理效果影响不大，采用螯合沉淀法处理出水可达标。
4 结语
螯合沉淀法是对含重金属离子废水进行化学处理的一种新方法，同时也为废水处理的沉淀理论开辟了新的研究领域，并为开发出更多的螯合沉淀处理废水的新方法提供了理论依据。
DTCR能够去除多种重金属离子，非常适合在电子、电镀、石化等行业推广应用。