沉淀-吸附綜合法去除廢水汞的研究*

潘沛玲，羅偉宏

(肇慶醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校化學(xué)教研室，廣東　肇慶　526200)

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沉淀-吸附綜合法去除廢水汞的研究*

潘沛玲，羅偉宏

(肇慶醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校化學(xué)教研室，廣東肇慶526200)

以廢棄的柚子皮為原料，研究ZnCl2改性后的柚子皮對經(jīng)過Na2S沉淀法處理后廢水Hg2+去除率以及最佳實驗條件。實驗結(jié)果表明，在pH為9，硫化鈉加入量為0.36 g/mL，同時加入絮凝劑FeSO4條件下，硫化物-改性柚子皮綜合法去除廢水汞實驗的去除率達到96%以上，終末廢水汞的含量平均為0.0378 mg/L，達到國家0.05 mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)。

沉淀；吸附；汞；改性柚子皮

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，各類含有重金屬離子的廢水排入自然界，惡化環(huán)境，并嚴(yán)重威脅人類和其他生物的健康，已經(jīng)引起人們的高度關(guān)注[1]。其中以汞污染帶來的危害最為嚴(yán)重。汞污染主要來源于氯堿行業(yè)、塑料行業(yè)、電子工業(yè)、混汞煉金和雷汞生產(chǎn)等排放的廢水[2]。目前有很多種去除廢水汞的方法，最普遍的方法是吸附法及化學(xué)沉淀法[3]。研究最熱門的處理含重金屬廢水的方法是吸附法，吸附法的特點是：二次污染小，在污水處理中不會帶入新的污染物[4]；可以先用化學(xué)沉淀法處理含汞廢水，把汞離子的濃度降低，然后用吸附法進行深度處理[5]；吸附劑的品種比較多，可以滿足不同的要求，比較常用的是活性炭，但活性炭吸附法的處理成本比較高[6]。目前研究比較多是以各種廢棄物如玉米芯[7-10]，花生殼[11]，水果皮[12]等作為吸附劑對重金屬進行吸附。

Na2S沉淀法處理含汞廢水，由于受pH的影響，處理的出水常常達不大國家排放標(biāo)準(zhǔn)。因此需要后續(xù)的深度處理以確保出水汞濃度降到以下。柚子皮作為生活垃圾處理，造成資源浪費的同時也污染環(huán)境[13]。文中研究以ZnCl2改性后的柚子皮對經(jīng)過Na2S沉淀法處理后廢水Hg2+的吸附能力。

1　實　驗

1.1材料

柚子皮。

1.2儀器與試劑

JKG-1 型測汞儀，吉林市科學(xué)研究所研制；YC-015實驗型噴霧干燥機，上海雅程儀器設(shè)備有限公司；pHS-25CW實驗室pH計，上海儀電分析儀器有限公司；恒溫水浴鍋HH-2，國華電器有限公司；電子分析天平，上海儀電分析儀器有限公司；分樣篩，上虞杜浦佰華五金篩具；SHA-C型恒溫振蕩器，金壇市富華儀器有限公司。

實驗所用主要試劑有HCl、H2SO4、NaOH、Na2S、ZnCl2、Hg(NO3)2，均為分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠生產(chǎn)。

1.3實驗準(zhǔn)備

1.3.1柚子皮的前處理

把洗干凈的柚子皮放在105 ℃烘箱中烘干至恒重，用粉碎機粉碎后過篩成20目、40目、60目、80目、100目不同直徑的顆粒，放在干燥器中備用。

1.3.2柚子皮的活化處理

在5個燒杯中分別加入300 mL 150 g/L ZnCl2溶液，然后分別加入50.00 g 20目、40目、60目、80目、100目的柚子皮粉，浸泡24 h后，放入105 ℃烘箱中烘干至恒重，把0.1 mol/L HCl倒入活化好的柚子皮試樣中洗滌，再用蒸餾水洗滌至pH>6,烘干，貼上標(biāo)簽，放干燥器中備用。

1.3.3吸附效果的測定

吸附量計算公式:

(1)

去除率計算公式：

(2)

式中:Γ—— 吸附量，mg/g

Q——去除率，%

C0——初始質(zhì)量濃度，mg/L

C——平衡質(zhì)量濃度，mg/L

V——吸附實驗所取溶液體積，mL

W——吸附劑的用量，g

2　結(jié)果與討論

2.1硫化鈉的加入量對硫化物沉淀法去除汞的影響

汞離子與硫離子反應(yīng)生成穩(wěn)定的溶解度很小的硫化汞沉淀(硫化汞溶解度僅為4×10-53)。反應(yīng)式：HgCl2+Na2S=HgS↓+2NaCl[14]。由于Na2S在廢水中溶解及廢水中生成HgS沉淀的速度都比較快，故該法的污水處理的速度較快。硫化鈉的加入量要比理論計算值高,加入量太少,沉淀不完全，廢水汞的去除率不高，達不到效果；但如果加入量過多,又易形成易溶的硫化汞絡(luò)合物，降低除汞效率，同時造成二次污染[15]。

往5個干凈的錐形瓶中加入100 mL廢水水樣，隨后投入理論值8倍、10倍、12倍、14倍、16倍的Na2S(根據(jù)反應(yīng)式計算出100 mL廢水消耗0.0389 mol Na2S，即約為3.0 g)。取上清液用測汞儀測定反應(yīng)后廢水汞的含量。實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　硫化鈉加入量對實驗的影響

從實驗數(shù)據(jù)可以得出：隨著硫化鈉加入量的增加，廢水中汞的去除率增大，但超過0.36 g/mL時，去除率開始下降，所以最合適的硫化鈉加入量為0.36 g/mL，即理論值的12倍。這是因為硫化鈉的加入量太少,沉淀不完全，廢水汞的去除率不高；但如果硫化鈉加入量過多,又易形成易溶的硫化汞絡(luò)合物，降低除汞效率。

2.2pH值對硫化物沉淀法去除汞的影響

別往5個250 mL干凈的錐形瓶中加入100 mL廢水水樣,利用H2SO4溶液和NaOH溶液將溶液的pH值分別調(diào)節(jié)至5.00、7.00、9.00、11.00、13.00,然后分別往廢水中加入理論值12倍的硫化鈉,反應(yīng)完全后,分別取樣，經(jīng)過離心機分離后再取上清液用測汞儀測定吸附后廢水中汞含量,實驗結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，pH值為9時，廢水汞的去除率最大。這是因為在pH<2時Hg2+不發(fā)生水解,pH值在5～7范圍內(nèi)Hg2+幾乎全部水解為Hg(OH)2，在弱鹼性(pH值8～11)汞離子能與硫化鈉生成難溶于水的HgS沉淀。

表2　pH值對硫化物沉淀法去除汞的影響

2.3絮凝劑對硫化物沉淀法去除汞的影響

往2個干凈的250 mL錐形瓶中各加入100 mL廢水水樣，編號為樣本1和樣本2。用H2SO4溶液和NaOH溶液將溶液的pH值分別調(diào)節(jié)至9.00,然后往廢水中各加入理論值12倍的硫化鈉,出現(xiàn)HgS沉淀時，往樣本2中加入適量FeSO4，以便在溶液中形成Fe(OH)2和Fe(OH)3膠體。反應(yīng)完全后，分別取樣經(jīng)過離心機分離后再取上清液用測汞儀測定廢水中汞含量,實驗結(jié)果如圖1所示。

圖1　絮凝劑對硫化物沉淀法去除汞的影響

由實驗結(jié)果可以得出：樣本1實驗中終末汞濃度為0.1231 mg/L，樣本2實驗中加入FeSO4后，終末汞濃度為0.0807 mg/L，明顯下降。

綜合考慮，硫化物沉淀法去除汞的最佳條件是：在室溫下，往pH值為9的100 mL廢水水樣中加入理論值12倍的硫化鈉，出現(xiàn)HgS沉淀時，往廢水中加入適量的FeSO4。

2.4硫化物沉淀法去除汞實驗

分別往6個干凈的錐形瓶中加入100 mL廢水水樣，把溶液的pH值調(diào)至9,加入理論值12倍的硫化鈉，出現(xiàn)HgS沉淀時，往廢水中加入適量FeSO4。

表3　硫化物沉淀法去除汞實驗

分別取樣，經(jīng)過離心機分離后再取上清液用測汞儀測定吸附后廢水中汞含量,計算活性炭對廢水中汞的去除率,實驗結(jié)果見表3所示。

從實驗數(shù)據(jù)可以得出，硫化物沉淀法去除汞實驗的去除率達到90%以上，終末廢水汞的含量平均為0.08135 mg/L，沒有達到國家0.05 mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)[16]。實驗的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0036，實驗精確度符合分析標(biāo)準(zhǔn)。

2.5硫化物-改性柚子皮綜合法去除廢水汞實驗

分別往6個干凈的錐形瓶中加入100 mL廢水水樣，把溶液的pH值調(diào)至9,加入理論值12倍的硫化鈉，出現(xiàn)HgS沉淀時，往廢水中加入適量FeSO4。

經(jīng)過離心機分離后過濾取上清液備用。然后分別溶液的pH值調(diào)至6,加入1 g 100目改性柚子皮,在室溫下振蕩75 min 至吸附平衡,經(jīng)過離心機分離后，分別取樣，測汞儀測定反應(yīng)后廢水中汞含量,計算硫化物-改性柚子皮綜合法去除廢水汞實驗的去除率,實驗結(jié)果見表4所示。

表4　硫化物-改性柚子皮綜合法去除廢水汞實驗

從實驗數(shù)據(jù)可以得出，硫化物-改性柚子皮綜合法去除廢水汞實驗的去除率達到96%以上，終末廢水汞的含量平均為0.0378 mg/L，達到國家0.05 mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)。實驗的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0011，實驗精確度符合分析標(biāo)準(zhǔn)。

3　結(jié)　論

在pH為9，硫化鈉加入量為0.36 g/mL，同時加入絮凝劑FeSO4條件下，硫化物-改性柚子皮綜合法去除廢水汞實驗的去除率達到96%以上，終末廢水汞的含量平均為0.0378 mg/L，達到國家0.05 mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)。

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Study on Removal of Mercury from Wastewater by Precipitation and Adsorption Method*

PANPei-ling,LUOWei-hong

(Department of chemistry, Zhaoqing Medical College, Guangdong Zhaoqing 526200, China)

Taking the waste of the grapefruit skin as the raw material, the Hg2+removal efficiency and the best experimental conditions of the ZnCl2modified by Na2S were studied. Experimental results showed that at pH 9, sodium sulfide dosage was 0.36 g/mL, while adding flocculant under FeSO4conditions, the removal rate of the removal rate of the wastewater by the comprehensive method of the sulfide and the modified grapefruit peel was 96%, the average content of mercury in the end of the waste water was 0.0378 mg/L, met the national 0.05 mg/L emission standards.

precipitation; adsorption; mercury; modified grapefruit skin

2015年肇慶醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校教科研課題(2015K73)。

X703

A

1001-9677(2016)07-0147-03