冶煉廢水中鉈污染治理研究

譚祥漢

（鄭州市第十一中學(xué)，河南 鄭州 450000）

1 鉈污染治理背景

金屬元素鉈（Tl），是一種劇毒的重金屬元素，已被列入我國優(yōu)先控制污染物黑名單。鉈具有神經(jīng)毒性，可以通過飲用水和食物鏈進入人體。鉈在人體的酶化反應(yīng)過程中可以置換鉀元素，并與酶產(chǎn)生很強的親和力，對肝、腎等有毒害作用，嚴重的可致命。

在天然水體中，鉈主要以穩(wěn)定的Tl（Ⅰ）形態(tài)存在［1］，含量較低。鉈為稀散元素，在自然界中常與黃鐵礦伴生，主要蘊藏于紅鉈礦和硒鉈銀銅礦中，鉛和鋅的煙道粉塵中以及鎘和鉍的副產(chǎn)品中均富集有鉈。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對各種有色金屬需求旺盛，采礦、冶煉等行業(yè)運轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生大量工業(yè)廢水、廢渣，在條件成熟的時候可能引發(fā)鉈泄露事故［2］，相對比“復(fù)旦投毒案”的特殊個案影響，大規(guī)模的鉈泄露事故對人們現(xiàn)實生活的影響更加巨大。例如，2010年10月廣東北江鉈污染事件［3］，2013年7月廣西賀江鉈污染事件［4］，2017年5月四川廣元段嘉陵江鉈污染事件［5］等。

目前，水中鉈污染處理工藝主要有吸附法、氧化沉淀法、離子交換法和萃取法等［6］。由于方法和成本的因素，許多生產(chǎn)廠家不愿意嚴格按規(guī)范操作，沒有完全達到排放標準。為此，筆者設(shè)想如果能在現(xiàn)有工藝條件下，創(chuàng)新工藝，降低企業(yè)治理成本，就可以將鉈的危害消除在源頭。了解發(fā)現(xiàn)黃金冶煉原料金精礦中含有大量黃鐵礦，根據(jù)鉈和黃鐵礦伴生關(guān)系，確定“黃金濕法冶煉廢水中鉈污染治理”的試驗思路。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

黃金濕法冶煉廢水取自河南省靈寶黃金冶煉廠；相關(guān)藥劑和設(shè)備包括漂白粉（工業(yè)級），高錳酸鉀（工業(yè)級），電子天平，pH計（pHS-3C，雷磁），機械攪拌機（IKA，Eurostar 20 digital），ICP-MS（安捷倫）。

2.2 試驗方法

2.2.1 黃金濕法冶煉廢水鉈濃度測定。以某黃金冶煉廠黃金濕法冶煉工藝（焙燒-酸浸-氰化）所產(chǎn)生廢水為研究對象，包括酸性廢水和含氰廢水2種，用ICP-MS測定這兩種廢水中的鉈濃度。

2.2.2 黃金濕法冶煉酸性廢水。配制10%高錳酸鉀溶液，即準確稱量10 g高錳酸鉀，攪拌溶解完全，定容。取4份各1 L酸性廢水，分別按照50 g/m3高錳酸鉀、100 g/m3高錳酸鉀、1.2 kg/m3漂白粉、1.2 kg/m3漂白粉和100 g/m3高錳酸鉀聯(lián)用添加，反應(yīng)時間1.5 h，轉(zhuǎn)速400 r/min，測試反應(yīng)前后液體pH和鉈濃度。

2.2.3 黃金濕法冶煉含氰廢水。取4份各1 L含氰廢水，分別按照100 g/m3高錳酸鉀、300 g/m3高錳酸鉀、600 g/m3高錳酸鉀、1.2 kg/m3漂白粉和100 g/m3高錳酸鉀聯(lián)用添加，反應(yīng)時間1.5 h，轉(zhuǎn)速400 r/min，測試反應(yīng)前后液體pH和鉈濃度。

2.2.4 鉈濃度檢測。按照中華人民共和國國家環(huán)境保護標準HJ 700—2014“水質(zhì)65種元素的測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法”檢測廢水中鉈濃度。

3 結(jié)果與分析

3.1 黃金濕法冶煉廢水鉈濃度

黃金濕法冶煉廢水鉈濃度含量較高，為鉈的主要來源，經(jīng)過中和處理后，含鉈量仍較高，為80～140 μg/L；含氰廢水中含鉈濃度為22～51 μg/L。

3.2 酸性廢水除鉈效果

原水pH=8.23，隨著高錳酸鉀用量添加量由50 g/m3升高至100 g/m3，反應(yīng)時間1.5 h，水中鉈濃度由138 μg/L降至0.81、0.23 μg/L，可以達到湖南省工業(yè)水5 μg/L排放標準［7］。最佳除鉈條件為：原水pH=8.23，1.2 kg/m3漂白粉和100 g/m3高錳酸鉀聯(lián)用添加，反應(yīng)時間1.5 h，處理后水鉈含量0.02 μg/L，鉈去除率99.98%，可以達到地表水標準0.10 μg/L［8］；由于結(jié)束pH=11.41，需要回調(diào) pH 值后才能達標排放。

3.3 含氰廢水除鉈效果

隨著高錳酸鉀用量增加，按照600 g/m3高錳酸鉀添加量，處理后鉈濃度降至最低1.28 μg/L，按照某省工業(yè)水5 μg/L排放標準可以達標排放，藥劑成本10.8元/m3。按照1.2 kg/m3漂白粉和100 g/m3高錳酸鉀聯(lián)用，處理后鉈濃度可降至2.34 μg/L，藥劑成本3.6元/m3。考慮成本的前提下，按照1.2 kg/m3漂白粉和100 g/m3高錳酸鉀聯(lián)用去除含氰廢水中鉈元素更經(jīng)濟實用。

4 結(jié)論

黃金濕法冶煉產(chǎn)生的酸性廢水中含鉈濃度較高，為鉈污染的主要來源，經(jīng)過中和處理后仍含鉈80～140 μg/L；含氰廢水（中和后）含鉈濃度為22～51 μg/L。酸性廢水經(jīng)中和處理后，原水pH=8.23，1.2 kg/m3漂白粉和100 g/m3除鉈藥劑聯(lián)用添加，反應(yīng)時間1.5h，處理后水鉈含量0.02μg/L，鉈去除率99.98%，可以達到地表水標準0.10 μg/L；含氰廢水破氰、中和后，按照1.2 kg/m3漂白粉和100 g/m3高錳酸鉀聯(lián)用，處理后鉈濃度可降至2.34 μg/L。

［1］張寶貴，張忠，胡靜，等.鉈，鉈中毒及鉈在生態(tài)系中遷移徑跡［J］.地球與環(huán)境，2009（2）：131-135.

［2］陳永亨，王春霖，劉娟，等.含鉈黃鐵礦工業(yè)利用中鉈的環(huán)境暴露通量［J］.中國科學(xué)：地球科學(xué)，2013（9）：1474-1480.

［3］王攀.韶關(guān)冶煉廠排污致北江中上游鉈超標［N］.新華每日電訊，2010-10-23.

［4］謝慶裕.賀江鉈隔污染處于可控狀態(tài)［N］.南方日報，2013-07-07.

［5］盛利.嘉陵江廣元段鉈污染涉案企業(yè)初步查實［N］.科技日報，2017-05-12.

［6］萬順利，馬明海，徐圣友，等.水體中鉈的污染治理技術(shù)研究進展［J］.水處理技術(shù)，2014（2）：15-19.

［7］湖南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.湖南省工業(yè)廢水鉈污染物排放標準：DB43/968—2014［S］.2015.

［8］國家環(huán)境保護總局，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.地表水環(huán)境質(zhì)量標準：GB3838—2002［S］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.