【正文】 用合理的工藝流程、科學(xué)的管理和操作，減少重金屬用量和隨廢水流失量，盡量減少外排廢水量。重金屬廢水主要來自礦山、冶煉、電解、電鍍、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、顏料等企業(yè) ， 排出的廢水中重金屬的種類、含量及存在形態(tài)隨不同生產(chǎn)企業(yè)而異。工業(yè)廢水是區(qū)別于生活污水而言的，含義很廣。多年來，我國水資源質(zhì)量不斷下降，水環(huán)境持續(xù)惡化，由于污染所導(dǎo)致的缺水和事故不斷發(fā)生，不僅使工廠停產(chǎn)、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)甚至絕收，而且造成了不良的社會影響和較大的經(jīng)濟損失，嚴重地威脅了社會的可持續(xù)發(fā)展，威脅了人類的生存。 在試驗范圍內(nèi)，陶粒對銅離子的吸附符合 Freundlich方程 。但是由于鐵離子干擾銅離子的測定，涂鐵陶粒的吸附試驗結(jié)果較差。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或 其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。水體受到污染后，不僅會使其水質(zhì)不符合飲用水，漁業(yè)用水的標準，還會使地下水中的化學(xué)有害物質(zhì)和硬度增加，影響地下水的利用。采用化學(xué)法、物理化學(xué)法都將殘生污染轉(zhuǎn)移，易造成二次污染，且對于大流域、低濃度的有害重金屬污染難以處理。其形態(tài)又隨 pH 和氧化還原條件而轉(zhuǎn)化。 隨著冶金、電子工業(yè)的發(fā)展 ,產(chǎn)生了大量的含銅廢水 ,銅是有嚴重污染的重金屬之一 ,在有色冶煉、電鍍、電路版等工業(yè)中均會產(chǎn)生含銅廢水 給人和環(huán)境帶來了危害 ,在所有含重金屬的工業(yè)廢水中 ,含銅廢水的排放量最大 ,對環(huán)境的污染也比較嚴 重。電離能 電子伏特。 銅 以一價和二價為主 ,是唯一的能大量天然產(chǎn)出的金屬 ,也存在于各種礦石 (例如黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦、赤銅礦和孔雀石 )中 ,能以金屬狀態(tài)及黃銅、青銅和其她合金的形態(tài) 用于工業(yè)、工程技術(shù)和工藝上。 重金屬通過礦山開采，金屬冶煉，金屬加工及化工生產(chǎn)廢水，化石燃料的燃燒，施用農(nóng)藥化肥和生活垃圾等人為污染源，以及地質(zhì)侵蝕，風(fēng)化等天然源形式進入水體，加之重金屬具有毒性大，在環(huán)境中不易被代謝，易被生物富集并有生物放大效應(yīng)等特點，不但污染水環(huán)境，也嚴重威脅人類和水生生物的生存。 金屬銅從古至今在國民經(jīng)濟生活中扮演著重要角色。用含銅廢水灌溉農(nóng)田，使銅在土壤和農(nóng)作物中累積，會造成農(nóng)作物尤其是水稻和大麥生長不良，污染糧食籽粒。美國規(guī)定灌溉水含銅容許濃度為 ／ L?；瘜W(xué)法處理含銅廢水具有技術(shù)成熟、投資少、處理成本低、適應(yīng)性強、自動化程度高等諸多優(yōu)點。涉及的主要反應(yīng)為： Cu2++2OH Cu(OH)2 硫化物沉淀法是利用添加 Na2S、 CaS 和 H2S 等 能與重金屬形成比較穩(wěn)定的硫化沉淀物的原理，從而達到去除重金屬的目的的一種方法。羧基能和氫離子形成共價鍵，而且各種金屬離子和羧酸基形成鍵能力能力不同，因而具有一定選擇性的特性。 生物吸附技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種有效的處理低濃度重金屬離子廢水的生物處理技術(shù)，具有吸附容量大、選擇性強、效率高、消耗少、費用低等優(yōu)點 [10]。此外中國科學(xué)院研發(fā)的高效微生物菌劑治理電鍍廢水已經(jīng)獲得成功，并進行了工業(yè)化應(yīng)用。需要實現(xiàn)菌體顆粒化或固定化 [12]，這樣將活性成分固定于載體上，才可能進行大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。 利用重金屬螯合劑處理含重金屬廢水近年來已有發(fā)展，最初的研究是將重金屬螯合劑直接投加到廢水中，使重金屬螯合劑去捕集金屬離子，從而形成螯合物。電解法流程簡單，占地面積小，回收的金屬純度也高，在處理含銅廢水時，可在陰極上回收銅，但要求廢水中含量不小于 2～ 3g/L[14]。但處理后廢水往往不能達到排放標準，需要進一步處理。如果吸附劑與被吸附物質(zhì)之間是通過分子間引力（即范德 華 力）而產(chǎn)生吸附，稱為物理吸附；如果吸附劑與被吸附物質(zhì)之間產(chǎn)生化學(xué)作用，生成化學(xué)鍵引起吸附，稱為化學(xué)吸附。上式常使用于檢驗實驗資料的擬合，并用以計算常數(shù) K 和 n。 吸附劑的比表面積越大，則吸附能力越強。通常 吸附 有機物時，隨有機物分子量的增大而增大。吸附速度快，則所需的接觸時間就短，吸附設(shè)備的容積就小。 概述 吸附劑的種類很多。一般都制成粉末狀或顆粒狀?；钚匝趸X是一種極性吸附劑，對水分的吸附能力大，且可循環(huán)使用，物化性能變化不大。腐植酸類物質(zhì)在吸附重金屬離子后，可以用 H2SO HCl、 NaCl 等進行解吸。我們通過實驗發(fā)現(xiàn)，陶粒對銅具有較強的吸附能力，進而對用陶粒處理含銅廢水進行了試驗研究。我國的研究人員采用含有磷酸鹽的土壤作為二次吸附劑處理含銅廢水取得了較好的效果，而再生過程中洗脫液中銅離子濃度較高，且洗脫液中的成分單一，有利于銅的二次資源化利用。其表面積比離子交換 樹脂的粒狀和離子交換膜的薄膜體要大得多，因而其吸附和再生的時間比較短。此類化合物具有豐富的配位鍵，利用化學(xué)成鍵、膠結(jié)作用吸附水中的金屬離子。 吉林省 富含火山渣礦產(chǎn)， 且 目前火山渣礦產(chǎn)主要用于建材領(lǐng)域，產(chǎn)品附加值較低，資源效益低。因此，工業(yè)廢水必須經(jīng)過處理才能達到環(huán)境要求。不但可提高火山渣礦產(chǎn)品的附加值，同時可降低環(huán)保工程的投資成本。即可獲得 1g/L 的銅儲備液。 （ 6）三氯化鋁溶液（ 1mol/L）：稱取 分析純 AlCl3于燒杯中，用水溶解，并定容到 250ml。每加熱 3h 后，再放入空氣中 21h 冷卻。 銅的測定 方法 （ 1） 用移液管 向 分液漏斗加入含銅的溶液，含銅量不得多于 30μ g。用濾紙吸取漏斗頸部的水分，塞入一小團脫脂棉，棄去最初流出的有機相 1～ 2ml，然后將有機相移入比色皿內(nèi)，在 440nm 波長下，以四氯化 碳作參比，測量吸光度。稍靜止，過濾，測定其吸光度。實驗結(jié)果見表 3 3 33。 表 34 普通陶粒除銅時 pH 值對去除率的影響 序號 陶粒用量 pH 處理前 Cu2+ 處理后吸光度 處理后 Cu2+ 去除率 g mg/L mg/L % 1 1 2 25 2 1 3 25 3 1 4 25 4 1 5 25 5 1 6 25 6 1 7 25 7 1 8 25 8 1 9 25 表 35 涂鋁陶粒除銅時 pH 值對去除率的影響 序號 陶粒用量 pH 處理前 Cu2+ 處理后吸光度 處理后 Cu2+ 去除率 g mg/L mg/L % 1 1 2 25 2 1 3 25 3 1 4 25 4 1 5 25 5 1 6 25 6 1 7 25 7 1 8 25 8 1 9 25 表 36 涂鐵陶粒除銅時 pH 值對去除率的影響 序號 陶粒用量 pH 處理前 Cu2+ 處理后吸光度 處理后 Cu2+ 去除率 g mg/L mg/L % 1 1 2 25 2 1 3 25 3 1 4 25 4 1 5 25 5 1 6 25 6 1 7 25 7 1 8 25 8 1 9 25 長春工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 28 由圖 32可知：在 pH4 的酸性條件下，銅去除率較低。 初始濃度 對銅去除率 的影響 在 6 只 200ml錐形瓶中加入 ， ， ， ， ， 陶粒（涂鋁、涂鐵陶粒），并分別加入 80ml 含銅濃度為 25， 50， 75,100， 150， 200mg/L的含銅溶液，調(diào)節(jié) pH 值在 6 左右，在室溫下在六聯(lián)攪拌器上攪拌 40min。 利用式（ 5）計算銅的吸附 容量等，計算結(jié)果見表 313， 314，圖 34 銅液初始濃度對銅去除率的影響 010
。結(jié) 果見表 310， 311， 312， 圖34 由表 310， 311， 312 繪制。 接觸時間對銅去除率的影響 移取濃度為 25mg/L 的含銅溶液 80ml，置于 200ml 燒杯中。 表 31 普通陶粒的用量對于銅去除率的影響 序號 陶粒用量 pH 處理前 Cu2+ 處理后吸光度 處理后 Cu2+ 去除率 g mg/L mg/L % 1 0 6 25 2 6 25 3 6 25 4 6 25 5 1 6 25 6 6 25 7 6 25 8 2 6 25 表 32 涂鋁陶粒用量對于銅去除率的影響 序號 陶粒用量 pH 處理前 Cu2+ 處理后吸光度 處理后 Cu2+ 去除率 g mg/L mg/L % 1 0 6 25 2 6 25 3 6 25 4 6 25 5 1 6 25 6 6 25 7 6 25 8 2 6 25 長春工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 表 33 涂鐵陶粒用量對于銅去除率的影響 序號 陶粒用量 pH 處理前 Cu2+ 處理后 吸光度 處理后 Cu2+ 去除率 g mg/L mg/L % 1 0 6 25 2 6 25 3 6 25 4 6 25 5 1 6 25 6 6 25 7 6 25 8 2 6 25 由圖 31可知：隨涂鋁、涂鐵陶粒和陶粒用量的增加，銅去除率迅速升高； 當涂鐵陶粒用量與陶粒用量達 時，去除率變化趨于平緩。稍靜止，過濾，測定其吸光度，計算各平衡濃度、銅的吸附容量等?？瞻自囼炇矣?50ml 水代替試份，試劑用量和測定方法與測定水樣相同。 （ 3） 然后加入 %二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液，搖勻，靜置 5min。 涂鋁陶粒的制備 采用 ,浸泡 24h 后 ,用蒸餾水沖洗干凈 ,然后在 110℃烘箱中烘干。 （ 8）氫氧化鈉（ ）： 稱取 1g 氫氧化鈉溶于燒杯中，用水溶解，并定容到 250ml。 （ 2）銅標準溶液（ 50mg/L）：準確吸取 銅標準儲備液語 1L 容量瓶，加水稀釋至刻度線處，此溶液每毫升含 50μ g銅。因此采用陶粒作為吸附劑不僅經(jīng)濟實用而且能獲得較好的吸附效果。 本研究的目的在于研究 陶粒作為吸附劑處理廢水的可行性。 與 此同時，陶粒具有較大的比表面積，作為廉價的吸附劑有良好的吸附效果。如：廢水中少量重金屬離子的去除、少量有害的生物難降解有機物的去除、脫色除臭等 [18]。合成樹脂多呈球形顆粒，由于具有在處理過程中受到的水流阻力小、交換速度快、機械強度高、操作簡單、選擇性高、解吸容易和可再生循環(huán)使用等優(yōu)點，已在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。沸石分子具有獨特的結(jié)構(gòu)，沸石處理含銅廢水在國內(nèi)外都有報道 [17]。 氧化鋁 和鐵氧化物 是多孔性物質(zhì)，每克的內(nèi)表面積高達數(shù)百平方米，活性高吸附能力強。 所 用吸附劑 火山渣是一種火山噴發(fā)中經(jīng)過高溫燃燒噴出后冷卻形成的礦渣狀多孔輕質(zhì)材料，由孔隙、火山玻璃和礦物組成。它具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，微孔尺寸大小均一，是強 極性吸附劑。顆粒狀的活性炭價格較貴，但可再生后重復(fù)使用，并且使用時的勞動條件較好，操作管理方便。 天然礦物吸附劑有硅藻土、白土、天然沸石等。一般，吸附速度主要 取決于外部擴散速度和孔隙擴散速度。吸附質(zhì)的濃度增加，吸附量也隨之增加?？讖教?，比表面積小，吸附能力差；孔徑太小，則不利于吸附質(zhì)擴散，并對直徑較大的分子起屏蔽作用。 （ 2） 朗格繆爾等溫式 該公式適在被吸附物質(zhì)僅為單分子層的假定下導(dǎo)出的，形式為： y/m=K 一定的吸附劑所吸附物質(zhì)的數(shù)量與此物質(zhì)的性質(zhì)及其濃度和溫度有關(guān)。 在廢水中，主要利用固體物質(zhì)表面對廢水中物質(zhì)的吸附作用。電解法處理含銅廢水不僅在理論上較為成熟，而且平板電極電解槽、流態(tài) 化電解槽等處理裝置均在生產(chǎn)實際中得到廣泛應(yīng)用。其不足之處與化學(xué)沉淀法相似，最終會產(chǎn)生含重金屬污泥，若處理不當，會產(chǎn)生二次污染。這一過程是物長春工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 理 過程，不會發(fā)生相變，其實質(zhì)是兩種不同物質(zhì)的分離。但高濃度重金屬離子對活生物毒性作用使其應(yīng)用受到了限制。 生物細胞吸收金屬的方式有兩種過程：一是活細胞體的主動吸收，另一種是通過細胞壁上或是細胞內(nèi)的化學(xué)基團與金屬螯合而進行被動吸收。離子交換法的除銅效果較好，尤其是對低濃度廢水。該法用于常規(guī)的中和沉淀法無法處理的銅絡(luò)合物的廢水。化學(xué)沉淀法的不足之處在于產(chǎn)生含重金屬污泥，若污泥沒有得到妥善的處理還會產(chǎn)生二次污染。 含銅廢水的處理方法 目前已成功研發(fā)了許多處理含銅廢水的方法 [4]，化學(xué)法主要有化學(xué)沉淀法、置換法、電解法等。銅是生命所必需的微量元素，但過量的銅對人和動、植物都有害 。但人體吸入