電鍍廢水中銅離子的處理方法研究
電鍍廢水是全球主要的重金屬污染源，如不加以處理直接排放，不僅造成受納水體的污染，影響水資源環(huán)境而且造成水資源和金屬資源的巨大浪費(fèi)。我國電鍍廢水排放量約占全國廢水排放總量的1％。根據(jù)估算，所有電鍍企業(yè)的生產(chǎn)廢水全部達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值后，每年將減少約2.6億t電鍍廢水的排放，并將削減數(shù)萬噸6價鉻、銅、鎳等重金屬離子的排放。
目前用于電鍍行業(yè)廢水處理的方法主要有化學(xué)沉淀法、微生物法、電解法、氣浮法和膜處理法等。國內(nèi)電鍍廢水處理方法主要有離子交換法、回收重金屬、化學(xué)處理、混合廢水、生物法等。本文對比分析了電鍍法、化學(xué)法和吸附法,并采用3種方法處理電鍍廢水中的銅離子以解決本地區(qū)電鍍工業(yè)廢水、污染問題。
1·實驗部分
本實驗主要考察廢水pH值對3種方法處理廢水效果的影響。
1.1化學(xué)法處理含銅廢水
1.1.1試劑及儀器
所用試劑均為分析純(特別標(biāo)注的除外)，采用純凈水配制各種濃度的溶液。主要試劑有硫化鈉、鹽酸、碳酸鈉、明礬，廣泛pH試紙。
儀器：400 mL燒杯3個，100 mL量筒1個，15 mL試管3個；721-分光光度儀1臺。
1.1.2實驗原理
采用硫化法,即在模擬廢水中投入硫化劑(硫化鈉)使重金屬離子(銅)轉(zhuǎn)化為金屬硫化物沉淀而除去。硫化法的優(yōu)點(diǎn)是金屬硫化物的溶解度比中和法生成的氫氧化物的溶解度小,金屬硫化物即使在酸性溶液中也不易溶解。沉淀的處理也比中和法容易,電鍍廢水中不同的金屬離子和硫的親合力順序如下:Cd＞Hg＞Ag＞Ca＞Bi＞Cu＞Ti＞Sn＞Zn＞Ni＞Co＞Fe＞As＞Ti＞Mn，電鍍廢水中的重金屬都可以生成金屬硫化物沉淀下來。
1.1.3 pH值對實驗的影響
硫化鈉0.004 g，模擬廢水50 mL，加入試劑前溶液Cu2+的濃度為80 mg·L-1，振蕩1 h，用HCl和NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH值，溶液pH值對沉淀效果的影響見表1。
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由表1可見，溶液的pH值對硫化沉淀法有較大的影響，pH值在偏堿性時，有利于Cu2+的硫化沉淀，因此，在偏堿性條件下銅離子的去除率最高。
1.2電解法處理含銅廢水
1.2.1試劑及儀器
所用試劑均為分析純(特別標(biāo)注的除外)，采用純凈水配制各種濃度的溶液。主要試劑有碳酸鈉、鹽酸，廣泛pH試紙，電解池1個,炭棒2個。
儀器：400 mL燒杯4個，100 mL量筒1個，15 mL試管4個；直流6 V穩(wěn)壓電源1個，721-分光光度儀1臺。
1.2.2實驗原理
以酸性鍍銅廢水為例，廢水中主要存在Cu2+、H+等陽離子和SO42-、Cl-等陰離子，當(dāng)電流通過電解質(zhì)溶液時，溶液中的陽離子產(chǎn)生離子遷移和電極反應(yīng)，即廢水中的陽離子向陰極遷移，并在陰極上產(chǎn)生還原反應(yīng)，使金屬沉積。陰離子向陽極遷移并在陽極上產(chǎn)生氧化反應(yīng)，放出電子而氧化。
1.2.3 pH值對實驗的影響
模擬廢水50 mL，電解前溶液Cu2+濃度為80 mg/L，用HCl和NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH值，溶液pH值對實驗的影響見表2。
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由表2可見，溶液pH值對電解效果有較大的影響，pH值在偏堿性時，有利于電解，此時銅離子去除率最高。
1.3吸附法處理含銅廢水
1.3.1試劑及儀器
所用試劑均為分析純(特別標(biāo)注的除外)，采用純凈水配制各種濃度的溶液。主要試劑有活性炭顆粒、碳酸鈉、鹽酸，廣泛pH值試紙。
儀器：400 mL燒杯4個，100 mL量筒1個，15 mL試管3個；721-分光光度儀1臺。
1.3.2實驗原理
活性炭是具有一定活性的球狀細(xì)小顆粒,對于水中雜質(zhì)具有較好的吸附性能。
1.3.3 pH值對實驗的影響
活性炭用量0.4 g，模擬廢水50 mL，吸附前溶液Cu2+濃度為80 mg/L，振蕩1 h，用HCl和NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH值，溶液pH值對活性炭吸附Cu2+的影響見表3。
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由表3可見，溶液pH值對吸附效果有較大的影響，pH值在中性或偏堿性時，有利于吸附，在偏堿性條件下吸附效果最佳,此時銅離子去除率可達(dá)到99.78%。
2·結(jié)論
硫化沉淀法、電解法和活性炭吸附法均能對電鍍廢水中的銅離子進(jìn)行處理,處理后銅離子濃度均能達(dá)到1.0 mg/L以下，廢水pH值均在5～9之間。
這3種方法處理銅離子受pH值影響較大，且均在偏堿性條件下處理結(jié)果較好。吸附法對銅離子的處理效果最為突出，銅離子的去除率達(dá)到99.78%，處理后廢水中銅離子的濃度可達(dá)到0.18 mg/L，遠(yuǎn)小于國家排放標(biāo)準(zhǔn)（0.5 mg/L）。
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