¿Cuáles son los principales métodos de tratamiento de aguas residuales de metales pesados ​​y cuáles son sus respectivas características?

Técnicas de tratamiento comúnmente utilizadas y características de las aguas residuales de metales pesados:

1. Precipitación química

El método de precipitación química consiste en convertir los metales pesados ​​disueltos en las aguas residuales en metales insolubles. Los métodos para eliminar compuestos de metales pesados ​​en agua incluyen el método de precipitación por neutralización y el método de precipitación con sulfuro.

1. Método de neutralización y precipitación

Agregue álcali al agua residual que contiene metales pesados ​​para llevar a cabo una reacción de neutralización, de modo que los metales pesados ​​puedan formar una forma de precipitación de hidróxido insoluble en agua para separación. El método de neutralización y precipitación es simple de operar y es un método comúnmente utilizado para tratar aguas residuales. La práctica ha demostrado que se debe prestar atención a los siguientes puntos durante la operación:

(1) Después de la neutralización y precipitación, si el valor del pH del agua residual es alto, es necesario neutralizarla antes de descargarla;

( 2) A menudo existe una variedad de metales pesados ​​en las aguas residuales. Cuando las aguas residuales contienen metales anfóteros como Zn, Pb, Sn y Al, el valor del pH es alto y puede haber una tendencia a volverse a disolver. Por lo tanto, el valor del pH debe controlarse estrictamente y realizarse una separación por precipitación;

(3) Algunos aniones en las aguas residuales, como halógenos, cianuros, sustancias húmicas, etc., pueden formar complejos con metales pesados. , por lo que deben tratarse previamente antes de la neutralización;

(4) Algunas partículas son pequeñas y difíciles de precipitar, por lo que es necesario agregar floculantes para ayudar a la precipitación.

2. Método de precipitación de sulfuro

Un método que consiste en agregar un precipitante de sulfuro para provocar la precipitación de iones de metales pesados ​​en las aguas residuales y luego eliminarlos de las aguas residuales.

En comparación con el método de precipitación por neutralización, las ventajas del método de precipitación con sulfuros son: la solubilidad de los sulfuros de metales pesados ​​es menor que la de sus hidróxidos y el valor de pH óptimo durante la reacción está entre 7 y 9. No es necesario neutralizar las aguas residuales finales. Las desventajas del método de precipitación de sulfuro son: las partículas de precipitación de sulfuro son pequeñas y fáciles de formar coloides. El propio precipitante de sulfuro permanece en el agua y genera gas de sulfuro de hidrógeno cuando se expone al ácido, lo que provoca contaminación secundaria. Para evitar problemas de contaminación secundaria, se añaden selectivamente iones sulfuro y otro ión de metal pesado al agua residual a tratar (la concentración de equilibrio de iones sulfuro de este metal pesado es mayor que la concentración de equilibrio de sulfuro del contaminante de metal pesado que necesita a eliminar). Dado que los sulfuros de metales pesados ​​agregados son más solubles que los sulfuros de metales pesados ​​en las aguas residuales, los iones de metales pesados ​​originales en las aguas residuales se separan antes que los iones de metales pesados ​​agregados y, al mismo tiempo, se puede generar sulfuro de hidrógeno e iones de sulfuro. evitar eficazmente problemas residuales.

2. Tratamiento redox

1. Método de reducción química

El Cr en las aguas residuales de galvanoplastia existe principalmente en forma de iones Cr6, por lo que se agrega reducción a las aguas residuales después. el agente reduce el Cr6 a Cr3 ligeramente tóxico; se agrega cal o NaOH para producir la precipitación y eliminación del Cr(OH)3. El método de reducción química para tratar las aguas residuales de galvanoplastia es una de las primeras tecnologías de tratamiento aplicadas y se usa ampliamente en China. Su principio de tratamiento es simple, la operación es fácil de dominar y puede resistir el impacto de grandes cantidades de agua y altas temperaturas. concentración de aguas residuales. Según los diferentes agentes reductores añadidos, se puede dividir en método FeSO4, método NaHSO3, método de limaduras de hierro, método SO2, etc.

El método de reducción química se utiliza para tratar aguas residuales que contienen Cr. Generalmente se usa cal para la alcalinización, pero se usa una gran cantidad de residuos de NaOH o Na2CO3, lo que resulta en menos lodo, pero el costo; El uso de productos químicos es alto y el costo del tratamiento es alto. Esto es una deficiencia de la ley en materia de reducción de productos químicos.

2. Método de ferrita

La tecnología de ferrita se desarrolla basándose en el principio de producción de ferrita. Agregue exceso de FeSO4 a las aguas residuales que contienen Cr para reducir Cr6 a Cr3 y oxidar Fe2 a Fe3. Ajuste el valor de pH a aproximadamente 8 para provocar la precipitación de hidróxido de iones Fe y Cr. Agregue aire, revuelva y agregue hidróxido para que reaccione continuamente y forme ferrita de cromo. Sus procesos típicos son intermitentes y continuos. El lodo formado por el método de la ferrita tiene una alta estabilidad química y es fácil de separar sólido-líquido y deshidratar. Además del tratamiento de aguas residuales que contienen Cr, el método de ferrita es especialmente adecuado para galvanizar aguas residuales mixtas que contienen muchos tipos de iones de metales pesados. El método de ferrita se ha aplicado en China durante décadas. Las aguas residuales tratadas pueden cumplir con los estándares de descarga y se utilizan ampliamente en la industria nacional de galvanoplastia.

El método de ferrita tiene las ventajas de un equipo simple, baja inversión, fácil operación y sin contaminación secundaria.

Sin embargo, se requiere calentamiento (aproximadamente 70°C) durante la formación de ferrita, lo que requiere un alto consumo de energía, alta salinidad después del tratamiento y tiene la desventaja de no poder tratar aguas residuales que contienen Hg y complejos.

3. Método de electrólisis

El método de electrólisis tiene una historia de más de 20 años en el tratamiento de aguas residuales que contienen cromo en China. Tiene las características de una alta tasa de eliminación y sin contaminación secundaria. , y se puede eliminar la precipitación de metales pesados. Reciclaje y otras ventajas. Hay aproximadamente 30 tipos de iones metálicos en soluciones de aguas residuales que pueden ser electrodepositados. La electrólisis es una tecnología de tratamiento relativamente madura que puede reducir la cantidad de lodos generados y recuperar metales como Cu, Ag y Cd. Se ha utilizado en el tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, el coste de la electrólisis es relativamente alto y, en general, la electrólisis después de la concentración tiene mejores beneficios económicos.

En los últimos años, la electrólisis se ha desarrollado rápidamente y se han realizado investigaciones en profundidad sobre la electrólisis en limaduras de hierro. El dispositivo de tratamiento dinámico de aguas residuales desarrollado utilizando el principio de electrólisis en limaduras de hierro tiene un buen efecto de eliminación. iones de metales pesados.

Además, el sistema de electrocagulación de alto voltaje es una nueva generación de equipos de tratamiento de agua electroquímico en el mundo actual. Puede tratar Cr, Zn, Ni, Cu y Cd en el tratamiento de superficies, aguas residuales de pintura y. Las aguas residuales mixtas de galvanoplastia, CN- y otros contaminantes tienen efectos de control importantes. El método de electrocoagulación por pulsos de alto voltaje mejora la eficiencia actual en un 20-30% en comparación con el método de electrólisis tradicional; acorta el tiempo de electrólisis en un 30-40%; ahorra electricidad en un 30-40%; los metales pesados ​​pueden alcanzar el 96-99%.

3. Extracción y separación por solventes El método de extracción por solventes es un método comúnmente utilizado para separar y purificar sustancias. Debido al contacto líquido-líquido, es posible un funcionamiento continuo y el efecto de separación es bueno. Al utilizar este método, es necesario elegir un agente de extracción con mayor selectividad. Los metales pesados ​​en las aguas residuales generalmente se encuentran en forma de cationes o aniones. En condiciones ácidas, se produce una reacción compleja con el agente de extracción y se extraen. la fase acuosa a la fase orgánica, y luego se retroextrae a la fase acuosa en condiciones alcalinas para regenerar el disolvente para su reciclaje. Esto requiere atención a la acidez de la fase acuosa durante las operaciones de extracción. Aunque el método de extracción tiene grandes ventajas, la pérdida de disolvente durante el proceso de extracción y el alto consumo energético durante el proceso de regeneración hacen que este método tenga ciertas limitaciones y su aplicación esté muy restringida.

IV. Método de adsorción

El método de adsorción es un método eficaz para eliminar iones de metales pesados ​​utilizando la estructura única del adsorbente. Los adsorbentes utilizados para tratar aguas residuales de metales pesados ​​de galvanoplastia mediante el método de adsorción incluyen carbón activado, ácido húmico, sepiolita, resina de polisacárido, etc. El carbón activado tiene un equipo simple y se usa ampliamente en el tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, la eficiencia de regeneración del carbón activado es baja y la calidad del agua tratada es difícil de cumplir con los requisitos de reutilización. Generalmente se usa para el pretratamiento de aguas residuales de galvanoplastia. Las sustancias de ácido húmico son adsorbentes relativamente baratos. Existe experiencia exitosa en convertir ácido húmico en resina de ácido húmico para tratar aguas residuales que contienen Cr y Ni. Estudios relevantes han demostrado que el quitosano y sus derivados son buenos adsorbentes de iones de metales pesados. Después de la reticulación, la resina de quitosano se puede reutilizar 10 veces sin una reducción significativa en la capacidad de adsorción. El uso de sepiolita modificada para tratar aguas residuales de metales pesados ​​tiene una buena capacidad de adsorción de Pb2, Hg2 y Cd2. El contenido de metales pesados ​​en las aguas residuales tratadas es significativamente menor que el estándar integral de descarga de aguas residuales. Otra literatura informa que la montmorillonita también es un adsorbente mineral arcilloso con buen rendimiento. La tasa de eliminación de Cr6 de la montmorillonita con pilares de aluminio y circonio en condiciones ácidas alcanza el 99% y el contenido de Cr6 en el efluente es inferior al estándar de emisiones nacional, lo que tiene aplicaciones prácticas. Verano anterior. Al mismo tiempo, puede ver más documentos técnicos en la Red de ingeniería de tratamiento de aguas residuales de China.

5. Método de separación por membrana

El método de separación por membrana es una tecnología que utiliza la selectividad de los polímeros para separar sustancias, incluida la electrodiálisis, la ósmosis inversa, la extracción por membrana y la ultrafiltración. El método de electrodiálisis se utiliza para tratar aguas residuales industriales de galvanoplastia. La composición de las aguas residuales permanece sin cambios después del tratamiento, lo que es beneficioso para regresar al tanque para su uso. Las aguas residuales que contienen iones metálicos como Cu2, Ni2, Zn2, Cr6, etc. son adecuadas para el tratamiento de electrodiálisis y se encuentran disponibles juegos completos de equipos. El método de ósmosis inversa se ha utilizado a gran escala para tratar el agua de enjuague de revestimientos de Zn, Ni y Cr y las aguas residuales mixtas de metales pesados. El método de ósmosis inversa se utiliza para tratar las aguas residuales de galvanoplastia y el agua tratada se puede reutilizar para lograr una circulación en circuito cerrado. La tecnología de extracción por membrana es una tecnología eficiente y no secundaria de separación de la contaminación que ha logrado grandes avances en la extracción de metales.

6. Método de intercambio iónico

El método de tratamiento de intercambio iónico es un método que utiliza intercambiadores de iones para separar sustancias nocivas en las aguas residuales. Los intercambiadores de iones utilizados incluyen resinas de intercambio iónico, zeolitas, etc. Las resinas de intercambio iónico están disponibles en tipo gel y tipo macroporoso. El primero es selectivo, mientras que el segundo es complejo de fabricar, tiene costes elevados y consume mucho regenerante, por lo que su aplicación es muy limitada. El intercambio iónico se logra mediante el intercambio iónico entre los iones que se mueven libremente transportados por el propio agente de intercambio y los iones de la solución que se está tratando. La fuerza impulsora del intercambio iónico es la diferencia de concentración entre los iones y la afinidad de los grupos funcionales en el intercambiador de iones. En la mayoría de los casos, los iones primero se adsorben y luego se intercambian. El intercambiador de iones tiene funciones duales de adsorción e intercambio. Cada vez hay más aplicaciones de este tipo de material, como la bentonita, que es una arcilla con montmorillonita como componente principal. Tiene buena expansión del agua, gran superficie específica, fuerte capacidad de adsorción y capacidad de intercambio iónico. Puede tener capacidades de adsorción e intercambio iónico más fuertes. Sin embargo, es difícil de regenerar. La zeolita natural tiene mayores ventajas que la bentonita en el tratamiento de aguas residuales de metales pesados: la zeolita es un mineral de silicato de aluminio con una estructura de rejilla, es poroso internamente, tiene una gran superficie específica y tiene una adsorción única. y propiedades de intercambio iónico. Los estudios han demostrado que el mecanismo de eliminación de iones de metales pesados ​​de las zeolitas de las aguas residuales es, en la mayoría de los casos, el efecto dual de la adsorción y el intercambio iónico. A medida que aumenta el caudal, el intercambio iónico reemplazará a la adsorción como fuerza dominante. El pretratamiento de la zeolita natural con NaCl puede mejorar las capacidades de adsorción e intercambio iónico. Mediante el proceso de adsorción y regeneración de intercambio iónico, la concentración de iones de metales pesados ​​en las aguas residuales se puede aumentar 30 veces. La zeolita elimina el cobre durante el proceso de regeneración de NaCl, la tasa de eliminación alcanza más del 97%. Puede usarse para múltiples intercambios de adsorción y ciclos de regeneración sin reducir la tasa de eliminación de cobre.