不同處理劑對電鍍廢水重金屬去除效果的研究
電鍍是利用化學和電化學方法在金屬或在其他材料表面鍍上各種金屬。電鍍廢水主要來自地面清洗水，滴、漏、滲帶出的電鍍液及廢電鍍液等。由電鍍工業產生的電鍍廢水成分非常復雜，除含氰(CN-)廢水和酸堿廢水外，重金屬廢水是電鍍業潛在危害性極大的廢水類別,重金屬離子是電鍍廢水中的重要污染物，能對環境造成嚴重污染。據不完全統計，我國電鍍廠每年排出的廢水約40億m3。電鍍廢水的治理在國內外普遍受到重視，目前已研制出多種治理技術，如有毒轉化為無毒、有害轉化為無害、回收貴重金屬、水循環使用等技術，可消除和減少重金屬的排放量。隨著電鍍工業的快速發展和環保要求的日益提高，公認較好的電鍍廢水處理技術有以下幾種：化學法、膜分離技術、螯合沉淀法、HR型（系列）除鉻機、生化法、高壓脈沖電凝加硅藻精土整合技術。粉煤灰、煤渣等是工業生產過程中產生的廢棄物，儲量豐富，廉價易得。本研究主要采用化學物理吸附方法，探討工業廢棄物粉煤灰、煤渣、膨潤土和沸石4種處理劑對電鍍廢水中重金屬離子的去除效果，篩選出去除效果相當且經濟的處理劑，降低處理電鍍廢水的成本，為電鍍廢水的處理提供理論依據。
1·材料與方法
1.1 試驗材料
重金屬處理劑：粉煤灰、煤渣、膨潤土、沸石；電鍍廢水：采自肇慶某電鍍廠，測得廢水中各重金屬本底值分別為：Cu2+濃度100.99mg/L，Zn2+17.82mg/L，Cr6+1.60mg/L，Ni2+70.31mg /L，Pb2+0.29mg/L，其中Cu2+、Zn2+、Ni2+濃度含量超標〔《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)〕。
1.2 試驗方法
本試驗采用單因素三水平設計方案，每種處理劑設的3個用量水平分別為0.3、0.6、0.9g/mL廢水，用量范圍參照曾芳、胡濤等的用量水平，連同無處理劑空白對照（不添加處理劑，其他操作步驟相同），共13個處理，每個處理設3次重復。
將4種處理劑分別加入25mL電鍍廢水中，靜置10min，再用1mol/L的 NaOH調節pH值至7.0~7.5，慢速振蕩15min，過濾，測定濾液中Cu2+、Zn2+、Ni2+的濃度。換算出處理劑對Cu2+、Zn2+、 Ni2+的去除率(%)，計算公式如下：
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測定方法：濾液中Cu2+、Zn2+、Ni2+含量采用原子吸收光譜法。
2·結果與分析
2.1 處理劑用量對Cu2+去除效果的影響
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由圖1得知，3個用量水平的粉煤灰和煤渣處理Cu2+去除率之間無顯著差異，處于 95.79%~96.71%范圍內，兩者對Cu2+的去除效果比較接近，介于膨潤土和沸石之間。3個用量水平的膨潤土和沸石的Cu2+去除率有顯著差異，Cu2+去除率隨用量的增加而顯著增大，即0.3g<0.6g<0.9g。當處理劑用量水平為0.3g時，粉煤灰、煤渣、沸石3種處理 Cu2+的去除率都分別顯著大于膨潤土的去除率；用量為0.6g時，粉煤灰和煤渣的去除率都高于膨潤土的去除率，且小于沸石的去除率；用量為0.9g時，膨潤土和沸石的去除率都高于粉煤灰和煤渣的去除率。整體而言，膨潤土對電鍍廢水Cu2+的去除效果最差，沸石對Cu2+的去除效果最好。粉煤灰和煤渣的去除效果相當，介于膨潤土、沸石兩者之間。但經過處理的電鍍廢水中含Cu2+的濃度仍沒有達到國家排放標準0.5mg/L，說明處理劑的用量仍舊偏低。
2.2 處理劑用量對Zn2+去除效果的影響
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由圖2得知，隨著用量水平的增加，煤渣、膨潤土對Zn2+的去除率無顯著性差異，粉煤灰、沸石對Zn2+的去除率呈上升趨勢。粉煤灰和膨潤土3個用量水平的Zn2+去除率都顯著高于煤渣和沸石處理的。當處理劑用量水平為0.3g時，粉煤灰、煤渣、膨潤土、沸石對廢水中Zn2+的去除率存在差異，其中膨潤土最高，達到100%，其次是粉煤灰和煤渣，沸石的最低。當處理劑用量為0.6g時，粉煤灰和膨潤土對Zn2+的去除率均為100%，顯著高于煤渣和沸石，而煤渣對Zn2+的去除率顯著高于沸石；與處理劑用量為0.9g時結果相同。上述結果表明，粉煤灰和膨潤土對Zn2+的去除效果優于煤渣和沸石，且粉煤灰和膨潤土的去除效果相差不大。在0.3g、0.6g、0.9g3個用量水平下經粉煤灰和膨潤土處理的Zn2+濃度都在0~0.5mg/L之間，達到了國家排放標準1.5mg/L。而粉煤灰的市場價格僅為膨潤土的1/5，因此可用粉煤灰代替膨潤土來處理Zn2+，能降低80％的成本。另外，煤渣對Zn2+的去除效果顯著優于沸石，且煤渣的3個用量水平的去除效果均達到了國家排放標準。總體而言，膨潤土對電鍍廢水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 處理劑用量對Ni2+去除效果的影響
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由圖3可知，隨著粉煤灰、煤渣、膨潤土、沸石用量水平的增加，Ni2+的去除率有上升的趨勢。當處理劑用量水平為0.3g時，膨潤土處理劑對廢水中Ni2+的去除率顯著高于粉煤灰和煤渣的；粉煤灰和煤渣的去除率都顯著高于沸石，且粉煤灰和煤渣對Ni2+的去除率間無顯著差異，當處理劑用量為0.6g時，4個處理對Ni2+的去除率表現為膨潤土>粉煤灰>煤渣>沸石。當處理劑用量為0.9g時，4個處理對Ni2+的去除率的表現與用量為0.6g時相同。結果表明，沸石對Ni2+的去除效果最差，平均去除率為66.0%；膨潤土的去除效果最好，平均去除率為93.6%，是沸石的1.41倍。粉煤灰和煤渣對Ni2+的去除效果相近，介于沸石和膨潤土兩者之間。
3·結論與討論
本研究結果表明，在相同的用量水平下，粉煤灰、煤渣、沸石對Cu2+、Zn2+、 Ni2+的去除效果均存在差異，具體表現為：粉煤灰對Zn2+的去除效果最好，Cu2+的次之，Ni2+的最差；煤渣對Cu2+和Zn2+的去除效果相近，且都優于對Ni2+的去除效果；沸石Cu2+的去除效果最好，Zn2+的次之，Ni2+的最差。膨潤土對3種重金屬離子的去除效果無顯著差異，且相對其他處理劑較好，去除率均達91.5%以上；4種處理劑中，沸石對Cu2+的處理效果最好，膨潤土對Zn2+和Ni2+的處理能力最好，粉煤灰和煤渣的處理能力為兩者之間。
不同用量水平的煤渣對Cu2+、Zn2+、Ni2+離子去除效果的影響與粉煤灰的相近。其原因可能是由于粉煤灰與煤渣同屬于碳系物質，其成分與結構十分類似，對重金屬的處理效果的差異也比較小。4種處理劑中，沸石對Cu2+的去除效果最好，對Zn2+和Ni2+的去除效果最差。由于處理吸附時間不同，且未對沸石進行前期改性，固本研究中沸石對Zn2+和Ni2+的去除率要低于羅道成等人的結果。膨潤土對Cu2+的去除效果最差，對Zn2+和Ni2+的去除效果最好，與沸石相反。表明不同的處理劑對不同的重金屬有選擇性的吸附。粉煤灰和膨潤土對Cu2+和Zn2+的去除效果相近，由于粉煤灰的市場價格僅為膨潤土的1/5，實際生產中可用粉煤灰代替膨潤土對重金屬離子進行處理，可節約80％的成本，此結果與齊廣才等人的研究結果相近。且粉煤灰為電廠燃煤排出的廢渣，以廢治廢，成本低廉，易于推廣。
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