1 含铜废水的介绍
工业化成就现代化, 但是这个过程产生了大量的重金属废水, 对人体健康造成很大伤害[1]。作为工业金属废水中常见的一种废水, 含铜废水可来自化工、染料、电镀和有色金属和农药等行业。这些含铜废水包括碱氨蚀刻废液、电镀废水和铜粉洗涤废水等。
2 含铜废水的危害
工业产生的含铜废水未经处理后排放, 会对环境和人类产生巨大危害。虽然铜是生命个体的组成元素, 但是食入过量的铜会对胃肠道产生刺激作用, 使人发生腹痛和呕吐等症状, 若未及时清除过量的铜, 长期作用可引起严重的肝病。同时, 含铜废水接触皮肤后还可引起皮炎和湿疹, 在高浓度情况下会使得皮肤坏死。当眼睛接触含铜物质时会引起结膜炎和眼睑水肿, 严重时会产生严重后面:溃疡以及眼浑浊[2]。
在环境方面, 铜离子聚集在农作物根部, 阻碍农作物对养分的吸取, 使得农作物发生相关病害现象。当铜离子在水中的浓度达到0.01 mg/L时, 水体的自我净化能力会因为水体由于铜离子作用导致生化耗氧受到抑制而受到严重影响。当铜离子浓度达到0.1~0.2 mg/L时, 水体生物出现死亡现象。当铜离子浓度超过3.0 mg/L时, 水体净化能力丧失和水体生物死亡两方面作用, 导致水体会产生异味。此外, 微生物会富集铜元素, 并通过生物转化将其合成为重金属有机化合物, 毒性进一步增加。一定情况下, 铜元素会抑制人体组织内部分酶的活性, 从而影响人体各方面机能和产生毒副作用[3]。因此, 对含铜废水进行处理再排放, 可以有效减少对环境和人体危害, 也可以实现铜元素回收, 从而达到资源循环利用的目的, 具有良好的社会和经济效益。
3 含铜废水的处理方法
对含铜废水进行处理的方法分别有化学法、物化法及生物法等。首先是化学法, 包括化学沉淀法、置换法和电解法等。化学沉淀法, 主要分为两种, 石灰法和硫化物沉淀法。石灰法是较为常用的一种方法, 是往废水中添加碱, 促使金属离子生成难溶氢氧化物沉淀, 从而降低废水中铜离子含量。该法处理后有较高的p H值和严重的结垢趋势, 需要有水质稳定措施的配合。硫化物沉淀法, 是添加Na2S等物质与重金属形成硫化沉淀物, 从而去除铜离子等重金属, 但Na2S等物质还需要进一步清除, 否则也会产生环境污染的问题。电解法, 是研究和应用较多的成熟水处理技术。电解过程中, 铜离子发生迁移, 并在阴极电极表面聚集并析出, 实现清除水体铜离子。电解法的设备化程度高, 适用于对含铜量较高的废水进行处理。含铜量较低的废水若采用电解法处理, 应进行富集预处理。
其次是物化法, 包括离子反渗透膜、离子交换和吸附等方法。反渗透法, 是采用选择性透过膜作为介质, 对需要分离的物质进行分离或纯化。但是该法在应用过程中常出现不耐高温、抗压实性不好等问题, 除了对膜质量有较高的要求外, 还需要对水体进行预处理。离子交换法, 是在一定条件下, 利用离子交换树脂上的离子与铜离子之间的交换作用, 达到清除铜离子的目的。该法占地面积小, 费用也相对较低, 能够有效去除矿山废水中的铜离子[5], 但是树脂再生困难。用该法进行含铜废水处理时应注意控制p H和铜离子含量。固体表面常因作用力复杂产生剩余表面活性能, 从而产生相互吸附作用。吸附处理法, 是基于上述机理的一种方法。当铜离子与吸附剂接触时, 受到了亲和力、静电引力、范德华力和化学键力的作用而被吸附。吸附法有无机物吸附和高分子有机物吸附。无机物吸附中, 活性炭吸附是最常用的方法。除此之外还有含磷酸盐的土壤、沸石和海泡石等。高分子有机物吸附, 是基于高分子的吸附架桥、电中和絮凝或螯合作用的吸附方法, 常用的吸附剂有螯合剂EP-110和聚乙烯亚胺等。
4 最新进展
电解法处理含铜废水方面, 普通平板电极存在反应速度较慢的问题, 促使了流化床、固定床以及四级连续流动电化学反应器等设备相继应用[5]。
在吸附法中, 有学者制得了高选择性且可循环利用的高效吸附剂, 这种复合材料吸附剂集合了无机物质和高分子化合物各自的优势。制备方面, 原料丰富。应用方面, 能够很好地吸附工业废水中的Cu2+, 决定了该类高效吸附剂的三大属性, 即高选择性、高洗脱率和高再生性。所以, 慢慢地成为水处理方法中高效吸附剂研制方面的研究热点[1]。
在极具前景的生物吸附法方面, 中国科学院已经成功制得治理电镀废水的高效微生物菌剂, 并初步实现了工业化生产和应用[6]。蔡青等人[7]研究了凤眼莲对水体铜离子吸收特性, 并考察了实验条件的影响。结果显示, 凤眼莲在短期内对含铜废水有良好的处理效果, 其净化作用依靠根的吸收富集。在Cu2+质量浓度为2.00、4.00和8.00 mg/L时凤眼莲对Cu2+的总去除率分别达91.38%、91.64%和77.64%。
5 结语
如今, 环保问题日益严重, 人们的环保意识与日俱增。寻求和研发更加有效的清除和回收利用的方法, 是含铜废水处理领域的研究热点。传统的含铜废水处理方法, 在对一般的含铜废水处理中能够取得不错的处理效果, 从而实现废水资源的循环利用和降低环境危害。化学法和物化法可能造成二次污染, 因此以生物法处理为佳。但是该法还未规模化, 人们对生物吸附金属机理还不够深入, 缺乏相关的动力学数据。随着生物体颗粒化或固定化, 生物法将会得到大规模应用。
摘要：如何对含铜废水进行有效处理并回收利用, 一直是近年来的研究热点。含铜废水的处理方法主要有化学法、物化法和生物法等。本文对含铜废水的来源和危害进行介绍, 分析比较了各类处理方法, 并列举了最新的研究进展。最后强调了生物吸附法的发展前景, 以及展望了多种方法结合技术的开发, 能够创造更大的经济和社会效益。
关键词：含铜废水,污染,处理方法,进展
参考文献
[1] 李博, 刘述平.含铜废水的处理技术及研究进展[J].矿产综合利用, 2008 (05) :33-38.
[2] 邱阳.含铜废水处理法的研究进展[J].污染防治技术, 2015 (03) :22-24.