廢水中汞的治理技術現狀

摘要：汞對人類本身以及動植物所產生的危害性極大，汞可以通過不同途徑進入人體，主要集聚于肝、腎、大腦、心臟、骨髓等部位，常年累月后發作致死。因此，如何對這些重金屬元素汞進行有效檢測及治理，是環境工作者非常關注的一個課題。本文根據筆者多年的工作實踐，簡單對幾種重金屬元素汞檢測及治理方法進行介紹，供同行借鑒參考。

關鍵詞：汞檢測；汞污水；治理技術

1、汞的檢測

1.1冷原子吸收法

該方法適用于各種水中汞的測定，最低檢測濃度為0.1～0.5 的汞（因儀器靈敏度不同和采氣體積不同而異）。

汞原子蒸氣對253.7nm的紫外光有選擇性吸收。在一定濃度范圍內，吸光度與汞濃度成正比。

水樣經消解后，將各種形態汞轉變成二價汞，再用氯化亞錫將二價汞還原為元素汞，用載氣將產生的汞蒸氣帶入測汞儀的吸收池測定吸光度，與汞標準溶液的吸光度進行比較定量。

采用冷原子吸收測汞儀，低壓汞燈輻射253.7nm紫外光，經紫外光濾光片射入吸收池，則部分試樣中還原釋放出的汞蒸氣吸收，剩余紫外光經石英透鏡聚焦于光電倍增管上，產生的光電流經電子放大系統放大，送入指示表指示或記錄儀記錄。當指示表刻度用標準樣校準后，可直接讀出汞濃度。汞蒸氣發生氣路是：抽氣泵將載氣（空氣或氮氣）抽入盛有經預處理的水樣和氯化亞錫的還原瓶，在此產生汞蒸氣并隨載氣經分子篩瓶除去水蒸氣后進入吸收池測其吸光度，然后經流量計，脫汞阱（吸收廢氣中的汞）排出。

1.2電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）

電感耦合等離子體發射光譜儀（簡稱ICP-OES）是目前進行無機重金屬定量分析的主要設備之一。其原理為利用達10000K高溫的氬氣等離子體將 待測元素激發，在激發態元素因能量不穩定而回到穩定基態時，會放出此元素的特征波長，再利用特征波長的信號強度進行定量分析。

ICP-OES為可一次進樣進行多元素、多波長檢測的儀器，因此對于同一樣品中需進行多種元素分析時，具有快速分析的特點。又由于其具有高激發能量及精密的光學設計，因此其靈敏度及穩定性均為高精密檢測的最佳選擇，在許多標準測試方法中，均被列為指定分析設備。

1.3原子吸收光譜（AAS）

原子吸收光譜（簡稱AAS）是一種相對傳統的近代檢測技術，它使用火焰或電工加熱方式（石墨爐AA）將待測元素原子化，再利用待測元素的吸光度與濃度成正比關系進行定量。石墨爐原子吸收由于檢測濃度多為極低的物質含量，且所需時間長、成本高、技術層次高，因此并不建議用于RoHS限制無機物質的日常分析，而建議使用常見的火焰式原子吸收光譜儀。儀器由于需使用空中陰極燈，AAS通常為一次進行單一元素的分析，因此于同一樣品中需進行多元素分析時較為耗時。現今儀器界已發展出類似ICP-OES分析方式之快速序列式AAS，可在同一樣品分析時采取序列元素切換，有效改善AAS速度較慢的缺點。同時由于這一特殊的檢測方式，使得配置快速序列式的AAS具備內標校正功能，為檢測的準確性提供了進一步保證。

2、汞污水的治理技術現狀

2.1化學法沉淀

2.1.1中和凝聚沉淀法

往重金屬汞廢水中投加堿性中和劑，使金屬汞離子與羥基反應，生成難溶的金屬汞氫氧化物沉淀，從而予以分離。

凝聚沉淀法也能有效地除去廢水中的重金屬汞。在堿性溶液中鋁鹽和鐵鹽等能生成吸附能力 很強的膠團，這些膠團不僅能吸附廢水中的汞離子，而且還能捕集和裹著懸游的汞離子一起沉淀。例如，往廢水中投加石灰乳和鐵或鋁的鹽凝聚劑，在pH=8～10弱堿性條件下，汞和鐵或鋁的氫氧化物絮凝體共同沉淀析出。若廢水中汞離子的含量為2、5、10、15mg/L是，出水汞離子的含量依次為0.02、，小于0.1、小于0.3、小于0.5mg/L。

2.2硫化物沉淀法

2.2.1硫化物沉淀法的基本原理與特點

往廢水中投加硫化鈉或硫化氫等硫化物，使重金屬離子與硫離子反應，生成難溶的金屬硫化物沉淀的方法叫做硫化物沉淀法。由于重金屬離子與硫二負離子有很強的親和力，能生成溶度積小的硫化物，因此用硫化物去除廢水中溶解的金屬汞離子是一種有效的處理方法。

處理含汞廢水需在弱堿性條件下進行，通常向含汞廢水中投加石灰乳和過量的硫化鈉，在Ph=9～10時，硫化鈉與廢水中的汞離子反應，生成難溶的硫化汞沉淀。

硫化汞的粒度很細，大部分懸浮于沸水中，為加速硫化汞沉降，同時清除殘存于廢水中過量的硫離子，再適當投加硫酸亞鐵，生成硫化鐵及氫氧化亞鐵沉淀。

硫化汞的溶度積比硫化鐵的小得多，故生成的沉淀主要為硫化汞，它們與氫氧化亞鐵一起沉淀。

某廢水含汞0.6～2mg/L，用石灰乳調至pH=9后，投加3%的硫化鈉溶液，攪拌10分鐘；再投加6%硫酸亞鐵溶液，再攪拌15分鐘，靜止沉淀半小時，上清液即可達到排放標準。沉渣含汞40%～50%，經離心干燥后，送入焙燒爐焙燒，回收金屬汞。焙燒后的汞渣含汞量可降至0.01%。

某廢水含汞為5mg/L，pH=4.5～6.5，并含有亞鐵離子，經投加石灰乳、硫化鈉處理后，排汞量為0.05mg/L。每1立方米廢水消耗石灰0.5kg，工業硫化鈉0.05 kg。

硫化物沉淀法是取出沸水中重金屬離子的有效方法。通常為保證重金屬污染物的完全去除，就需要加入過量的硫化物，這種過量硫化物常會生成硫化氫氣體，易造成二次污染，故限制了該法的廣泛應用。

3、硫化物沉淀法的改進與發展

為使重金屬污染物從廢水中分離出來，而又不產生有害的硫化氫氣體的二次污染，在需處理的廢水中，有選擇的加入硫化物離子和一種重金屬離子。這種重金屬離子與所加入的硫化物離子形成一種硫化物，這種硫化物的離子平衡濃度比需除去的重金屬污染物質的硫化物的平衡濃度要高。由于加入的重金屬的硫化物比廢水中原有的重金屬物質的硫化物更容易溶解，這樣廢水中原有的重金屬離子就比添加進去的重金屬離子先分離出來。這樣，加入的重金屬離子對于過量的硫化物就好比一個清道夫。同時也防止了產生有害的硫化氫和硫化物絡合離子。另外，在一定條件下，所加入的重金屬又促使其他金屬硫化物的共同沉淀作用，提高了廢水的處排水質。

3.1鐵體氧化法

在含重金屬離子的廢水中加入鐵鹽，利用共沉淀法從廢水中制取鐵氧體粉末。

如果在同一種水中二價鐵離子與二價的非鐵金屬離子共同存在時，在溶液中加入一定當量的堿會發生下述反應：

形成深綠色氫氧混合物。當這種混合物在特定條件下在水中被氧化時，就會發生從新分解，并形成絡合物，最后會形成一種黑色的尖晶石化合物（鐵氧體）。其反應式如下：

在三價鐵離子與二價鐵離子以2：1形式存在的廢水中加入堿也可以形成鐵氧體。但是，這種方法不適宜于制作鐵氧體要用的粉末，因為難以控制成分和顆粒尺寸。不過在上述的反應過程中，適當地選擇鐵離子的濃度和控制廢水的溫度，就能夠容易獲得具有理想成分和顆粒尺寸的鐵氧體。

該方法適用于廢水中含有密度為3.8g每立方厘米一上的重金屬，如汞等。

3.2還原法

根據電極電位理論，電極電位低的金屬能將溶液中電極電位高的技術例子置換出來。因此，鐵屑、鋁屑、鋅、銅、二氧化錫等都可以使汞離子還原成金屬汞而沉淀。

3.2.1銅屑還原法

應用銅屑還原法處理含硝酸亞汞、硫酸亞汞及硝酸汞和硫酸汞的廢水，出汞效率一般到99%左右。

例如，某廢水含汞100～300mg/L，Ph=1～4。廢水經澄清后，以5～10m/h的慮速依次通過兩個紫銅屑過濾柱，出水含汞降至0.05mg/L左右，處理效果為99%，當pH大于或等于10時處理效果顯著下降。

3.2.2鋅粒還原法

國外試用鋅粒慮床處理含汞廢水效果很好。據稱，汞離子濃度為100000微克每升的廢水流經由大約為2mm粒徑的鋅粒敷成為10cm厚的慮床，在13s可凈化到20微克每升，稍厚的慮床在60s內可將汞濃度降低到2微克每升。廢水在pH=5～10范圍內進行處理是有效的。

3.2.3硼氫化鈉法

該法是把含無機汞化合物廢水同12%NaBH 堿性溶液一起加入靜態混合槽中，pH保持在9～11之間，硼氫化鈉還將共話務還原成金屬汞和氫氣：

逸出的氫氣用稀硝酸洗滌以除去帶出汞蒸氣，脫氫污泥流入旋流澄清池，80%～90%的汞將隨污泥排出；澄清水隨后進入凈化過濾器，排除廢水含汞量通常低于0.01mg/L。回收汞用真空蒸餾法凈化。1kg硼氫化鈉可還原21kg汞，該法得到的沉淀物是金屬汞，因此比較容易回收。

3.3電解浮上法

電解浮上法是利用電解反應和二次沉淀，以及浮上、吸附等物理現象進行凈化分離的方法。這種方法一般用來除去廢水中含有油脂、乳狀液和有機懸浮物質等密度較小的物質。

3.4離子交換樹脂法

汞在廢水中以汞的二價陽離子、陰離子絡合物和有力的金屬汞等形式存在。用一般的強堿陰離子交換樹脂可以除去汞的絡合陰離子，但處理效果差，出水的含汞量仍在0.1mg/L以上，而且由于其他陰離子的存在，特別是氯化物含量較高時，影響樹脂對汞的交換容量。根據汞與硫能化合產生結合能力非常強的硫化汞這一特點，合成了一種含有巰基的大孔型離子交換樹脂，除汞效果很好，出水濃度能達到0.05～0.005mg/L，交換容量大，且不受廢水中其他鹽類的影響。

3.5活性炭吸附法

活性炭可吸附去除廢水中的汞，其處理效果與廢水中汞的含量和形態、活性炭種類和用量、接觸時間等因素有關。在水中離解度越小，離子半徑越大的汞化合物，越易被吸附，處理效果越好，反之則越差。此外，增加活性炭用量及接觸時間，可以改進無機汞及有機汞的去除率。

活性炭對有機物的吸附能力很強，如果廢水中含有有機物，經吸附后可大大減弱活性炭吸附能力。因此，對含有有機物雜質的廢水，在使用活性炭處理前應進行預處理，以去除廢水中的有機物。

3.6反滲透法

汞是毒性強的重金屬，在廢水中常以溶解性絡合物、膠狀懸浮物或有機汞形式存在。用反滲透法可去除汞的污染，回收有價值的汞。例如，從電解槽排出的含有2mg/L的游離汞或絡合汞的廢水，用醋酸纖維膜處理，汞的去除率可達95.5%，濃水含汞為12mg/L，透過水含汞下降喂0.05mg/L，濃水可進一步處理以便回收汞。

4、結束語

汞是一種有毒的對人類危害很大的重金屬元素，曾經對人類造成過嚴重的危害。而在科技飛速發展的今天，我們已經有各種檢驗分析儀器和有效的處理方法，但是，要防止汞對環境的污染最主要的途徑是減少汞的使用量。所以在日常生活中我們要合理使用汞產品，減少汞污染。此外，我們也要致力于對汞污染的治理技術，期待有更有效的汞污染治理技術產生。