不同处理剂对电镀废水重金属去除效果的研究
电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其他材料表面镀上各种金属。电镀废水主要来自地面清洗水，滴、漏、渗带出的电镀液及废电镀液等。由电镀工业产生的电镀废水成分非常复杂，除含氰(CN-)废水和酸碱废水外，重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别,重金属离子是电镀废水中的重要污染物，能对环境造成严重污染。据不完全统计，我国电镀厂每年排出的废水约40亿m3。电镀废水的治理在国内外普遍受到重视，目前已研制出多种治理技术，如有毒转化为无毒、有害转化为无害、回收贵重金属、水循环使用等技术，可消除和减少重金属的排放量。随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高，公认较好的电镀废水处理技术有以下几种：化学法、膜分离技术、螯合沉淀法、HR型（系列）除铬机、生化法、高压脉冲电凝加硅藻精土整合技术。粉煤灰、煤渣等是工业生产过程中产生的废弃物，储量丰富，廉价易得。本研究主要采用化学物理吸附方法，探讨工业废弃物粉煤灰、煤渣、膨润土和沸石4种处理剂对电镀废水中重金属离子的去除效果，筛选出去除效果相当且经济的处理剂，降低处理电镀废水的成本，为电镀废水的处理提供理论依据。
1·材料与方法
1.1 试验材料
重金属处理剂：粉煤灰、煤渣、膨润土、沸石；电镀废水：采自肇庆某电镀厂，测得废水中各重金属本底值分别为：Cu2+浓度100.99mg/L，Zn2+17.82mg/L，Cr6+1.60mg/L，Ni2+70.31mg /L，Pb2+0.29mg/L，其中Cu2+、Zn2+、Ni2+浓度含量超标〔《污水综合排放标准》(GB8978—1996)〕。
1.2 试验方法
本试验采用单因素三水平设计方案，每种处理剂设的3个用量水平分别为0.3、0.6、0.9g/mL废水，用量范围参照曾芳、胡涛等的用量水平，连同无处理剂空白对照（不添加处理剂，其他操作步骤相同），共13个处理，每个处理设3次重复。
将4种处理剂分别加入25mL电镀废水中，静置10min，再用1mol/L的 NaOH调节pH值至7.0~7.5，慢速振荡15min，过滤，测定滤液中Cu2+、Zn2+、Ni2+的浓度。换算出处理剂对Cu2+、Zn2+、 Ni2+的去除率(%)，计算公式如下：
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测定方法：滤液中Cu2+、Zn2+、Ni2+含量采用原子吸收光谱法。
2·结果与分析
2.1 处理剂用量对Cu2+去除效果的影响
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由图1得知，3个用量水平的粉煤灰和煤渣处理Cu2+去除率之间无显著差异，处于 95.79%~96.71%范围内，两者对Cu2+的去除效果比较接近，介于膨润土和沸石之间。3个用量水平的膨润土和沸石的Cu2+去除率有显著差异，Cu2+去除率随用量的增加而显著增大，即0.3g<0.6g<0.9g。当处理剂用量水平为0.3g时，粉煤灰、煤渣、沸石3种处理 Cu2+的去除率都分别显著大于膨润土的去除率；用量为0.6g时，粉煤灰和煤渣的去除率都高于膨润土的去除率，且小于沸石的去除率；用量为0.9g时，膨润土和沸石的去除率都高于粉煤灰和煤渣的去除率。整体而言，膨润土对电镀废水Cu2+的去除效果最差，沸石对Cu2+的去除效果最好。粉煤灰和煤渣的去除效果相当，介于膨润土、沸石两者之间。但经过处理的电镀废水中含Cu2+的浓度仍没有达到国家排放标准0.5mg/L，说明处理剂的用量仍旧偏低。
2.2 处理剂用量对Zn2+去除效果的影响
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由图2得知，随着用量水平的增加，煤渣、膨润土对Zn2+的去除率无显著性差异，粉煤灰、沸石对Zn2+的去除率呈上升趋势。粉煤灰和膨润土3个用量水平的Zn2+去除率都显著高于煤渣和沸石处理的。当处理剂用量水平为0.3g时，粉煤灰、煤渣、膨润土、沸石对废水中Zn2+的去除率存在差异，其中膨润土最高，达到100%，其次是粉煤灰和煤渣，沸石的最低。当处理剂用量为0.6g时，粉煤灰和膨润土对Zn2+的去除率均为100%，显著高于煤渣和沸石，而煤渣对Zn2+的去除率显著高于沸石；与处理剂用量为0.9g时结果相同。上述结果表明，粉煤灰和膨润土对Zn2+的去除效果优于煤渣和沸石，且粉煤灰和膨润土的去除效果相差不大。在0.3g、0.6g、0.9g3个用量水平下经粉煤灰和膨润土处理的Zn2+浓度都在0~0.5mg/L之间，达到了国家排放标准1.5mg/L。而粉煤灰的市场价格仅为膨润土的1/5，因此可用粉煤灰代替膨润土来处理Zn2+，能降低80％的成本。另外，煤渣对Zn2+的去除效果显著优于沸石，且煤渣的3个用量水平的去除效果均达到了国家排放标准。总体而言，膨润土对电镀废水Zn2+的去除效果最好，粉煤灰的去除效果次之，沸石的去除效果最差。
2.3 处理剂用量对Ni2+去除效果的影响
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由图3可知，随着粉煤灰、煤渣、膨润土、沸石用量水平的增加，Ni2+的去除率有上升的趋势。当处理剂用量水平为0.3g时，膨润土处理剂对废水中Ni2+的去除率显著高于粉煤灰和煤渣的；粉煤灰和煤渣的去除率都显著高于沸石，且粉煤灰和煤渣对Ni2+的去除率间无显著差异，当处理剂用量为0.6g时，4个处理对Ni2+的去除率表现为膨润土>粉煤灰>煤渣>沸石。当处理剂用量为0.9g时，4个处理对Ni2+的去除率的表现与用量为0.6g时相同。结果表明，沸石对Ni2+的去除效果最差，平均去除率为66.0%；膨润土的去除效果最好，平均去除率为93.6%，是沸石的1.41倍。粉煤灰和煤渣对Ni2+的去除效果相近，介于沸石和膨润土两者之间。
3·结论与讨论
本研究结果表明，在相同的用量水平下，粉煤灰、煤渣、沸石对Cu2+、Zn2+、 Ni2+的去除效果均存在差异，具体表现为：粉煤灰对Zn2+的去除效果最好，Cu2+的次之，Ni2+的最差；煤渣对Cu2+和Zn2+的去除效果相近，且都优于对Ni2+的去除效果；沸石Cu2+的去除效果最好，Zn2+的次之，Ni2+的最差。膨润土对3种重金属离子的去除效果无显著差异，且相对其他处理剂较好，去除率均达91.5%以上；4种处理剂中，沸石对Cu2+的处理效果最好，膨润土对Zn2+和Ni2+的处理能力最好，粉煤灰和煤渣的处理能力为两者之间。
不同用量水平的煤渣对Cu2+、Zn2+、Ni2+离子去除效果的影响与粉煤灰的相近。其原因可能是由于粉煤灰与煤渣同属于碳系物质，其成分与结构十分类似，对重金属的处理效果的差异也比较小。4种处理剂中，沸石对Cu2+的去除效果最好，对Zn2+和Ni2+的去除效果最差。由于处理吸附时间不同，且未对沸石进行前期改性，固本研究中沸石对Zn2+和Ni2+的去除率要低于罗道成等人的结果。膨润土对Cu2+的去除效果最差，对Zn2+和Ni2+的去除效果最好，与沸石相反。表明不同的处理剂对不同的重金属有选择性的吸附。粉煤灰和膨润土对Cu2+和Zn2+的去除效果相近，由于粉煤灰的市场价格仅为膨润土的1/5，实际生产中可用粉煤灰代替膨润土对重金属离子进行处理，可节约80％的成本，此结果与齐广才等人的研究结果相近。且粉煤灰为电厂燃煤排出的废渣，以废治废，成本低廉，易于推广。
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