无机絮凝剂处理含三种重金属选矿废水

　　随着我国科学技术的飞速发展，各行各业对有色金属的需求量越来越大，使对金属矿山的开采量也逐渐增多。由于选矿工艺需要使用大量的水和多种化学药剂，一旦释放到自然环境中就会引起一系列环境问题。因此，对选矿废水的研究已经成为改善矿区污染状况的重点方向。

　　选矿废水普遍具有水量大、有害物质种类多、含有多种重金属等特点。其含有的重金属毒性强、浓度低、易迁移和转化且不能被生物降解，能长期以一种或多种形态存留与环境中，不断通过生物体富集作用进入到人体，最终危害人类身体健康。根据矿产种类或选矿工艺的不同，选矿废水中含有的重金属种类也不尽相同。主要含有Cu、Pb、Zn等离子中的一种或多种。目前主要采用絮凝沉淀法对选矿废水中的重金属离子进行去除。

　　絮凝沉淀法具有去除效果好、方法简便、易操作、价格低廉等优点，是目前最常用的去除选矿废水中重金属离子的方法之一。但是，工况条件对絮凝剂絮凝效果影响较大，如溶液pH和絮凝剂的种类等，不同反应条件下絮凝处理效果也不相同。因此，根据选矿废水的种类，选择最适的工况条件，不仅可以节约资源，提高处理效率，还可以避免因絮凝剂投加不当造成的二次污染问题，保护矿区周边生态环境的安全。

　　一、实验

　　1.1 实验材料

　　分别采用Cu、Pb、Zn的硝酸盐配制的含有多种重金属离子模拟选矿废水，选用聚合氯化铝(PAC，分子量174.45)、聚合硫酸铁(PFS)、阴离子型聚丙烯酰胺(PAM，分子量71.07)作为实验用絮凝剂，所有试剂均为分析纯。

　　1.2 实验方法

　　实验采用控制变量法。室温下(20±5)℃，通过单因素控制实验对含有多种重金属离子的模拟选矿废水在不同pH值和不同絮凝剂种类等变量条件下，溶液中各重金属离子去除效果进行实验研究，分析各重金属离子去除效果最适的实验条件。

　　1.3 实验测试因素及分析方法

　　以模拟废水中剩余重金属离子的含量为测试因素。将反应后的滤液稀释后采用原子吸收分光光度计(北京普析TAS系列)测定，得到模拟废水中重金属离子的剩余浓度，计算得出模拟废水中重金属离子的去除率：

　　式中：C0为废水中重金属离子初始浓度，mg/L，C1为反应后重金属离子浓度，mg/L。

　　二、结果与讨论

　　2.1 絮凝剂处理含两种重金属离子废水研究

　　取初始浓度为100mg/L的含两种重金属离子的模拟选矿废水100mL置于烧杯中，用1mol/L的HCl和NaOH溶液调节废水pH值为4~9后，分别加入1g/L的单一絮凝剂，先以300r/min快速搅拌2min，再以150r/min慢速搅拌10min，最后静置沉淀10min，取上清液经0.45μm滤膜过滤后，分析滤液中重金属离子的剩余浓度。结果如图1所示。

　　由图1可知，在各组模拟废水中，pH为7是去除废水中铜离子的最佳pH值，当pH小于7时，加入PAM后的去除率较高，pH为6是去除废水中铅离子的最佳pH值，当pH小于6时，无絮凝剂条件下的去除率较高，pH为8是去除废水中锌离子的最佳pH值，当pH小于8时，先是加入不同絮凝剂条件下的去除效果相近，然后随着pH值的增高，空白絮凝剂和加入PAM后的去除率逐渐增大，是因为锌离子在酸性条件下不易生成沉淀物。因此，pH为7是能同时去除模拟铜铅废水中铜离子和铅离子的最佳pH值，当溶液pH大于等于7时，大部分铜离子和铅离子以氢氧化物沉淀的形式出现，当溶液pH小于7时，加入PAM对同时去除铜离子和铅离子的效果最好，pH为8是能同时去除模拟铜锌废水中铜离子和锌离子的最佳pH值，当溶液pH大于等于8时，大部分铜离子和锌离子以氢氧化物沉淀的形式出现，当溶液pH小于8时，加入PAM对同时去除铜离子和锌离子的效果最好，pH为9是能同时去除模拟铜废水中铜离子的最佳pH值，当溶液pH小于9时，空白絮凝剂对同时去除铜离子的效果最好，pH为8是能同时去除模拟铅锌废水中铅离子和锌离子的最佳pH值，当溶液pH大于等于8时，大部分铅离子和锌离子以氢氧化物沉淀的形式出现，当溶液pH小于8时，无絮凝剂下对同时去除铅离子和锌离子的效果最好，pH为9是能同时去除模拟铅废水中铅离子的最佳pH值，当溶液pH小于9时，空白絮凝剂对同时去除铅离子的效果最好，pH为9是能去除模拟锌废水中锌离子的最佳pH值，当溶液pH小于9时，无絮凝剂下对去除锌离子的效果最好。

　　2.2 絮凝剂处理含三种重金属离子废水研究

　　取初始浓度为100mg/L的含三种重金属离子的模拟选矿废水100mL置于烧杯中，用1mol/L的HCl和NaOH溶液调节废水pH值为4~9后，分别加入1g/L的单一絮凝剂，先以300r/min快速搅拌2min，再以150r/min慢速搅拌10min，最后静置沉淀10min，取上清液经0.45μm滤膜过滤后，分析滤液中重金属离子的剩余浓度。结果如图2所示。

　　由图2可知，在模拟废水中，pH≤8，加入PAM是能同时去除模拟铜铅锌废水中铜离子、铅离子和锌离子的最佳实验条件。pH为7是去除废水中铜离子的最佳pH值，当pH小于7时，加入PAM后的去除率较高，pH为6是去除废水中铅离子的最佳pH值，当pH小于6时，加入PAM后的去除率较高，pH为8是去除废水中锌离子的最佳pH值，当pH小于8时，先是加入不同絮凝剂条件下的去除效果相近，然后随着pH值的增高，空白絮凝剂和加入PAM后的去除率逐渐增大，是因为锌离子在酸性条件下不易生成沉淀。

　　三、结论

　　(1)通过对絮凝剂处理含两种重金属离子废水研究可知：pH≤7，加入PAM是能同时去除模拟铜铅废水中铜离子和铅离子的最佳实验条件，pH≤8，加入PAM是能同时去除模拟铜锌废水中铜离子和锌离子的最佳实验条件，pH≤9，无絮凝剂时能去除模拟铜废水中铜离子的最佳实验条件，pH≤8，无絮凝剂时能同时去除模拟铅锌废水中铅离子和锌离子的最佳实验条件，pH≤9，无絮凝剂时能去除模拟铅废水中铅离子的最佳实验条件，pH≤9，无絮凝剂时能去除模拟锌废水中锌离子的最佳实验条件。

　　(2)通过对絮凝剂处理含三种重金属离子废水研究可知：pH≤8，加入PAM是能同时去除模拟铜铅锌废水中铜离子、铅离子和锌离子的最佳实验条件。(来源：江西省昌弘环保科技有限公司;江西理工大学江西省矿冶环境污染控制重点实验室)