冶金酸性含镉废水的复合硫化法处理研究

北极星环保网讯:针对冶金酸性含镉废水，研究了硫化钠和重金属捕集剂联合处理对镉的去除效果，考察了药剂的加入量、反应时间、pH值和加药方式对废水中Cd2+去除率的影响。

结果表明:采用两步处理法，控制反应的初始pH值为4.0，硫化钠的投加量为445mg/L，捕集剂的投加量为0.2mL/L，反应时间为60min时，处理后废水中Cd2+的质量浓度可以由638mg/L减少至0.1mg/L，满足国家废水排放标准，滤渣中镉的质量分数大于10%，具有回收价值，且处理过程中无H2S气体逸出，可以实现冶金酸性含镉废水的无害化和资源化处理。

有色金属冶炼企业采用的原料中含有大量铅、铜、镉等重金属，镉以Cd2+的形式进入到生产废水中，通常质量浓度能达到数百毫克每升，若不经处理直接排放，将会对环境造成严重的污染[1]。

对于高浓度含镉有色冶炼废水处理常用的方法有石灰中和法和硫化沉淀法，中和沉淀法沉渣量较大、含水率高、二次污染较为严重，并且一次处理后难以达到排放的标准，需要进行阳离子交换、活性炭吸附等二次深度处理，增加了处理成本[2]。

与石灰中和法相比，金属硫化物的溶度积更小，具有沉渣量少、沉渣金属品位高、有利于金属的回收等优点被广泛使用，但由于生成的硫化物结晶比较细小，难以沉降，同时在处理酸性废水中，硫化物的过量投加会导致一部分硫化物与废水中的H+反应生成H2S有毒气体等[3-4]。在工程实践中，硫化物常与其他处理药剂联用对废水中的重金属进行去除[5-6]，以改善硫化沉淀法处理过程中存在的缺陷。

针对某冶炼厂排出的酸性含镉废水，以传统硫化沉淀处理法为基础，使用硫化钠和重金属捕集剂联合对废水进行处理，硫化钠投加量的减少可以有效减少或避免H2S气体的逸出，重金属捕集剂的螯合作用可以使残余的Cd2+得到去除，同时捕集剂的絮凝和吸附作用可以改善金属硫化物的沉降性能。

1材料与方法

1.1实验试剂、材料和仪器

硫化钠(Na2S˙9H2O)、碳酸钠、氢氧化钠、生石灰(工业级)，重金属捕捉剂(metaLSORBTMFR，爱森(中国)有限公司)。

废水取自于河南某有色金属冶炼工厂，废水值为0.07，Cd2+质量浓度为638mg/L。

雷磁PHS-3C型pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司);WFX100型原子吸收分光光度计(北京瑞利分析仪器公司);JSM5160LV型扫描电子显微镜(日本电子光学公司)。

1.2实验原理

本实验采用复合硫化法即硫化物与重金属捕捉剂组合使用对废水中的Cd2+进行去除。实验中，Na2S加入废水中后，S2-与Cd2+反应生成CdS沉淀。实验所用的重金属捕集剂的主要成分为二硫代氨基甲酸盐，属于有机硫化物，其活性基团为二硫代氨基，可以与经Na2S处理后废水中剩余的Cd2+反应生成不溶于水且非常稳定的螯合物[7]。

1.3实验方法

向200mL废水中加入氢氧化钠，迅速将pH调整至所需数值，加入一定量的Na2S溶液(质量浓度为10g/L)，常温下慢速搅拌，加入一定量的重金属捕集剂，缓慢搅拌，静置后过滤，取滤液测定Cd2+的质量浓度，并计算去除率。废水中的Cd2+质量浓度采用火焰原子吸收法测定[8]。

2结果与讨论

2.1硫化钠和重金属捕集剂单独去除镉的实验

2.1.1硫化钠投加量对去除镉的影响

考虑到Na2S投加方式的不同会加速H2S气体的逃逸，从而影响到镉的去除效果，故采用中部加药和浸没式加药两种方式进行实验，比较其区别。取定量废水，控制Na2S的投加量分别为1，2，3，4，5，6，7，8，9，12，15，18mL，反应时间30min，反应完成后取滤液测定Cd2+质量浓度，结果如图1所示。

图1投加量对硫化钠去除镉的影响

由图1分析可知，采用底部投加Na2S的方式对镉的去除率明显高于中部投加对镉的去除率。因为Na2S加入酸性含镉废水中首先与水中的H+发生反应生成H2S气体，气体会在逐渐上升过程中与水中的Cd2+发生反应生成CdS沉淀，中部投加时部分H2S气体会在上升过程中未与水中的Cd2+反应而直接逸出，从而造成镉的去除率偏低。

同时，从图中可以看出，随着Na2S投加量的增加，镉的去除率随之升高，当Na2S投加量趋于理论投加量的1.7倍时，镉的去除率趋于平稳，但出水水质仍然达不到国家排放标准(<0.1mg/L)，仍需对其它条件进行优化。初步确定Na2S的投加方式为底部投加，投加量为9mL。

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