試驗(yàn)室廢水處理方案

1、本文分為兩部分。 第一部分提出了一種利用泥土 (以及其中的腐殖質(zhì)) 還原和吸附銘的實(shí)驗(yàn)方法，討論了這種方法在實(shí)驗(yàn)室含銘(VI)廢水的處理中的可行性及可操作性。第二部分主要從綜合處理的角度，討論了實(shí)驗(yàn)室中含銘、汞、鉛等廢水的處理方法，提出一種綜合處理、 反復(fù)利用的思路。關(guān)鍵詞 實(shí)驗(yàn)室、廢水處理、無(wú)機(jī)化學(xué)、環(huán)境保護(hù)一、導(dǎo)言在大學(xué)一年級(jí)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，含有重金屬離子及其配合物的廢水是最主要的污染物。目前，這些廢水未經(jīng)任何處理即直接排放，對(duì)周邊環(huán)境造成了不小的損害。我們認(rèn)為，在建立一套較為完善的廢水處理系統(tǒng)之前，嘗試以可行性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單的化學(xué)方法降低重金屬污染是值得考慮的。對(duì)此，主要的思路有兩條， 一是

2、降低污染物毒性后排放，二是將金屬回收利用。本文從這兩個(gè)角度出發(fā)，分為兩部分。第一部分針對(duì)銘這一最主要的污染物，嘗試了以含腐殖質(zhì)的泥土還原并吸附銘(VI),將其排放形式轉(zhuǎn)變?yōu)榈投镜你?III)的實(shí)驗(yàn)方法。第二部分則論述了具體的實(shí)施方法，希望能盡量減少排放物的污染，或者利用不同實(shí)驗(yàn)的廢料廢水相互作用，創(chuàng)造各種金屬的回收條件。二、淤泥處理銘(VI)廢水的實(shí)驗(yàn)方法泥土中所含的腐殖質(zhì)能將六價(jià)銘還原為三價(jià)，并與之形成有機(jī)配合物而吸附1。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)：目的：驗(yàn)證泥土對(duì)含銘(VI)的廢水中銘(VI)的去除能力原理：(可能之原理)在酸性條件下，利用銘 (VI)的氧化性將泥土中的還原性有機(jī)物氧化，使之

3、轉(zhuǎn)化為銘 (III)。銘(III)又能與泥土中的某些成分絡(luò)合繼而被泥土吸附。最終排放的廢水中銘(VI)含量顯著減少。原料：淤泥二份(分別取自明湖湖底以及運(yùn)動(dòng)館前水渠)，實(shí)驗(yàn)室重銘酸鉀回收液(約0.016M )，硫酸及氫氧化鈉溶液。儀器： 722型分光光度計(jì)，實(shí)驗(yàn)室常用無(wú)機(jī)玻璃儀器步驟：淤泥在90 C下烘干4小時(shí)備用。把重銘酸鉀回收液稀釋 50倍左右備用。此時(shí)重銘酸鉀濃度 約為 0.094mg/L 。取100mL稀釋液，置于250mL錐形瓶中，并用硫酸調(diào)整pH值至1左右。在不同的條件下 還原吸附稀釋液中的銘(VI),然后分析溶液中剩余的銘 (VI)的含量。分析方法：濾出還原吸附后的溶液，用氫氧化

4、鈉溶液調(diào)整pH值至8左右，過(guò)濾除去沉淀，然后以分光光度法，在 366nm波長(zhǎng)處測(cè)定銘(VI)的含量。處理?xiàng)l件及測(cè)定結(jié)果見(jiàn)下表。表1明湖淤泥處理效果條件吸光度去除率2g/0.5h 1.287 12.32g/1.0h 1.236 15.72g/2.0h 1.216 17.18g/2.0h 0.098 93.3原始液(36mg/L) 1.467表2效果對(duì)比條件吸光度去除率2g(1) 1.284 13.24g(1) 0.980 33.84g(2) 1.200 18.98g(1) 0.050 96.68g 0.049 96.7原始液(36mg/L) 1.480標(biāo)注 的樣品取自水渠，標(biāo)注 的樣品取自明湖。

5、處理時(shí)間均為1小時(shí)。結(jié)果 顯示：1、泥土對(duì)銘(VI)確有去除作用，但對(duì)其去除銘(VI)的具體機(jī)理尚不活楚， 我們認(rèn)為可能的機(jī)理是泥土中的還原性物質(zhì)(可能主要是腐殖質(zhì))在酸性條件下還原了銘(VI)，同時(shí)泥土中另一些物質(zhì)(可能是有機(jī)物)與銘 (III)形成了易被 吸附的配合物。2、就相同的淤泥來(lái)說(shuō)，處理時(shí)間的不同將導(dǎo)致結(jié)果的差異，但時(shí)間的影響并不十分顯著。3、不同來(lái)源的泥土在相同條件下處理的結(jié)果存在差 異。從水渠中取得的淤泥處理效果稍好。 從淤泥形成的環(huán)境來(lái)看，該樣品（取自 蘆葦叢底部，有較多有機(jī)物沉積）腐殖質(zhì)含量較高，還原能力較強(qiáng)。4、泥土的質(zhì)量并不與銘（VI）的去除率呈線性關(guān)系，但可以觀察到的

6、是，泥土的用量對(duì)處理 效果有決定性影響。用量越大，其對(duì)銘（VI）的去除率也就顯著升高。5、在泥土 過(guò)量（8g）的情況下，兩種樣品均能取得令人滿(mǎn)意的去除率。 可見(jiàn)，該方法對(duì)泥土 的要求并不會(huì)太高，從而具有較強(qiáng)的可行性。特別的是，我們嘗試以 10克泥土 直接處理50毫升未經(jīng)稀釋?zhuān)?.016M）的廢水，以目測(cè)（濃度太高無(wú)法分光）判 斷，至少去除了 50。據(jù)此推測(cè)，可能存在這樣一個(gè)平衡，即去除的銘 （VI）的量 與原始廢水濃度正相關(guān)。6、我們?cè)鴮?duì)處理后的廢水進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示，除銘（V I）幾乎被除盡外，水中銘（III）含量也很少，我們推測(cè)，剩余的銘進(jìn)入了泥土中。 三、實(shí)驗(yàn)室廢水處理過(guò)程1、排放排放是

7、一種較為方便的處理方式。優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，設(shè)備以及條件要求不高，故經(jīng)濟(jì)性較好。相應(yīng)的缺點(diǎn)在丁，雖然可以 很大程度上減少污染，但無(wú)法完全消除。以銘（VI）為例，前一部分已經(jīng)說(shuō)明淤泥處理重銘酸鉀污染的可行性。 據(jù)我們統(tǒng)計(jì)，浦口校區(qū)大一實(shí)驗(yàn)共計(jì)600人左 右，使用后排放的洗液以及滴定劑共含有 22.5千克重銘酸鉀。按照實(shí)驗(yàn)結(jié)果的 標(biāo)準(zhǔn)，8克泥土可以處理含約10-20毫克重銘酸鉀的廢水，一年的泥土需求量將 在22.5噸（約12立方米）之間。為此，可以建設(shè)小規(guī)模的處理池，首先收集 重銘酸鉀廢液，貯丁池中，再投入足量的淤泥（由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，為保證效果， 且鑒丁淤泥易丁獲得，應(yīng)予過(guò)量投放）。加入適量硫酸酸化，

8、再放置一定時(shí)間（由 丁一學(xué)年的廢水可以同時(shí)處理，故處理時(shí)間十分充裕，可以在長(zhǎng)期放置的情況下 使之完全反應(yīng)）。 基丁另一實(shí)驗(yàn)事實(shí)，即處理效果與初始濃度正相關(guān)， 銘濃 度越高，相同質(zhì)量的淤泥對(duì)其處理效果就相對(duì)越好。為此，我們?cè)趯?shí)際處理中可以不對(duì)廢水進(jìn)行如實(shí)驗(yàn)股的稀釋?zhuān)?而可以采取多級(jí)處理的方案，逐步降低廢水中銘濃度，以取得更佳的效果。關(guān)丁使用硫酸可能造成成本過(guò)高的問(wèn)題， 我們認(rèn)為，由丁銘(VI)在酸性條件下方顯強(qiáng)氧化性，故任何以化學(xué)處理(還原方式) 為主的處理方法都有一定的耗酸量， 所以這方面的成本是難以避免的。另一相關(guān)問(wèn)題在丁此法實(shí)施以后產(chǎn)生的含銘泥土如何處理。此種泥土含有較多的銘。 大部分銘(

9、VI)已被還原，故蠹性已大大降低，污泥的總量大概二至三噸。由丁其 為固體形態(tài)，量乂不大，便丁集中和運(yùn)輸，可以直接交由南京的專(zhuān)業(yè)污染物處理 點(diǎn)進(jìn)一步處理。2、回收以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件，較簡(jiǎn)便的金屆回收方法是將金屆離子以氫氧化物的形式沉淀分離。這就要求與上述淤泥處理完全不同的方 法。首先考察各種金屆離子的排放形式： 銘(重銘酸鉀，硫酸銘);汞(氯化汞， 氯化業(yè)汞);鉛(EDT雄鉛(II);銅(EDT雄銅，硫酸銅)，等等。其中， 氯化汞和硫酸銘屆丁共同排放。通過(guò)計(jì)算得知，每年實(shí)驗(yàn)中排放氯化汞(重銘酸 鉀法測(cè)鐵)約0.5千克，排放鉛離子(錫宵銅中鉛錫的測(cè)定)12千克，數(shù)量也 相當(dāng)可觀?？傮w的處理思路是，

10、對(duì)丁高價(jià)陰離子，先將其還原為低價(jià)陽(yáng)離子；而對(duì)EDTABE離子則可先行置換。為此我們考慮以硫酸業(yè)鐵胺為還原劑一一在大 一上期的化學(xué)制備實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生了大量的硫酸業(yè)鐵胺。由丁純度的原因用途十分 有限。因此可以用來(lái)還原重銘酸鉀。還原后的溶液中含有鐵(III)及銘(III)離子。 從它們氫氧化物的溶度積可以知道， 鐵(III)及銘(III)離子的沉淀?xiàng)l件分別是P 七34以及PH=89因此可以使用廉價(jià)的石灰調(diào)整 PH值，先將高鐵沉淀分離(待 作他用)，再將銘(III)沉淀回收。由此產(chǎn)生的氫氧化鐵以鹽酸溶解后，可以用丁置換EDT心鉛、銅中的鉛和銅。這里，EDT心鐵(III)的穩(wěn)定常數(shù)是ED TA金屆配合物里

11、最高的，所以置換可以完成。而且由丁鐵本身的蠹性極小，幾 乎不造成污染，故EDTA&鐵可以直接排放。而置換出的鉛、銅同樣以沉淀的形 式回收。至丁硫酸銅、氯化汞、硫酸銘，都具備直接沉淀的條件，不再贅述?；?收的各種金屆可以再度利用。總的來(lái)說(shuō)，沉淀回收法的原理較為簡(jiǎn)單，可操作性也很強(qiáng)，對(duì)污染的消除效果相當(dāng)不錯(cuò)。成本雖然較排放法為高，但考慮到金屆的回收再利用，以及消除環(huán)境污染的具體效果， 這些支出還是可以接受的。3、 處理以外的一些要求為達(dá)到降低以及消除污染的目的，首先必須將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的各種金屆離子盡量分類(lèi)集中。 這個(gè)工作比較繁。我們認(rèn)為，可以在實(shí)驗(yàn)室建立 一套相應(yīng)的制度，例如：要求同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)

12、過(guò)程中自覺(jué)將各種廢水分類(lèi)集中，將工作量分?jǐn)偅统蔀橐患锥∞k到的事。而與之對(duì)應(yīng)的，需要實(shí)驗(yàn)室提供收集、貯存各種廢水的容器和場(chǎng)所。每學(xué)期或者學(xué)年結(jié)束后，可以開(kāi)展學(xué)生實(shí)踐，由學(xué) 生處理本學(xué)期或?qū)W年收集的廢水， 教學(xué)和實(shí)踐、探索相結(jié)合。減少污染，保護(hù)環(huán) 境，需要老師和同學(xué)共同努力。四、結(jié)語(yǔ)本文對(duì)重金屬?gòu)U水的處理提出了一些建議和思路。雖然這些方法在理論上是基本可行的，但具體實(shí)施起來(lái)可能還有我們沒(méi)有考慮到的問(wèn)題或困難，還須多作探討。廢水處理是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，方法還要在實(shí)踐中不斷完善。在本文寫(xiě)作過(guò)程，特別是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中， 我們得到了浦口化學(xué)實(shí)驗(yàn)室張伯達(dá)等多位老師的指導(dǎo)與幫助，在此向他們表示感謝！參考文獻(xiàn)1任乃林許佩蕓用底泥吸附處理含銘廢水，水處理技術(shù)，2002年6月第三期：pl72 南京大學(xué)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)組