[发明专利]工业废水处理用高效捕镉剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种工业废水处理用高效捕镉剂及其制备方法。

背景技术

镉是一种毒性很大的重金属，其化合物也大都属毒性物质，因此被认为是一种危险的环境污染物。极微量的镉就可对人体造成伤害，它通过食物链富集，具有稳定、积累和不易消除的特点，可对人体产生慢性中毒，主要积累在肝、肾、胰腺、甲状腺和骨骼之中，使肾脏等器官发生病变，并引起神经痛和内分泌失调等病症，甚至使人疼痛而死。1993年世界肿瘤研究机构(IARC)将镉定义为人类第IA致癌物。近年来研究证明，无论是从毒性还是蓄积作用来看，镉都将是继汞、铅之后污染人类环境、威胁人类健康的第三个金属元素。镉在电镀、

汽车及航空、颜料、油漆、印刷等行业都有广泛的应用，工厂排出的含镉废水是水体镉污染的主要污染源。比如电镀工业、军工生产排放的废水(含镉量约0.065mg/L)和硫酸矿石制取硫酸、磷矿石制取磷肥等工艺排除的废水(含镉量高达0.089mg/L)等对水体污染尤为严重。震惊世界的日本“痛痛病”就是水田污染的典型事例，因镉污染而致，被称为“全球十大环境污染事件”，表现为全身疼痛、骨脆易折而引起身长缩短骨骼变形，最后发生肌萎缩及其他并发症，甚至死亡。

镉对人体的危害已经引起了世界各国的重视，各国均制定了相应的国家标准。我国规定工业废水中镉的最高排放浓度为0.1mg·L^-1，所以含镉废水在排放之前必须进行处理，以达到排放的要求，避免污染中毒事件的发生。在我国，也发生过严重的镉污染事件，因此，含镉废水的有效处理刻不容缓，研究、开发高效经济的含镉废水的处理技术，具有重大的社会、经济和环境意义。

迄今为止，含镉废水的处理方法较多，根据镉离子的含量及镉存在形态的不同，所采用的处理方法也有所不同。

目前常用的方法有化学法、物理化学法和生物法3大类。

1、化学法

现国内外采用化学沉淀法处理含镉废水的应用较多，也是处理含镉废水的一种主要方法，该方法简单、方便、经济实用，特别适合于镉离子浓度较高水体中镉的去除，如氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体法、碳酸物沉淀法和磷酸物沉淀法。常用的沉淀剂为石灰类中和剂、硫化物、硫酸铁、碳酸盐和磷酸盐以及由以上几种沉淀剂组成的混合沉淀剂，当向含镉废水中加入以上沉淀剂时，会生成Cd(OH)₂、CdS、铁氧体晶体的沉淀物、CdCO₃和Cd3(PO4)₂。但是由于一般的工业废水成分复杂，有些离子会影响镉离子的沉淀，有些会与镉离子形成络合离子，使镉离子很难去除。沉淀法虽能除去废水中的大部分镉离子，但镉却不能回收利用，沉渣还可能造成二次污染，对此也有待进一步解决。

2、物理化学法

(1)离子交换法：该法是镉等重金属离子与交换树脂中的离子发生离子置换的过程。镉离子选择性树脂种类很多，常用的树脂有阳、阴离子交换树脂等。离子交换法的优点是可回收废水中有用物质并进行水的循环使用，尤其对低浓度废水，能较彻底地净化和回收。但缺点是树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，操作费用高，若能针对这些缺陷来改善树脂的性能，则应用前景广阔。

(2)吸附法：吸附法是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而除去的方法。吸附剂吸附可以将废水中微量的镉离子几乎全部去除，吸附出水达到排放标准。可用于处理含镉废水的吸附剂有：活性碳、壳聚糖、矿渣、硅藻土、沸石、海泡石、麦饭石、膨润土和硅基磷块盐等。张延安等用脱乙酰基壳聚糖为絮凝剂，在电解质Na2SO4的作用下絮凝除镉。考察了酸度、离子浓度、壳聚糖用量对去除率的影响。当水样含镉质量浓度不大于40mg/L，pH＝8～9和壳聚糖的含量为1％时，镉的去除率达到99.95％以上。吸附法处理含镉废水适用范围广，不会造成二次污染，但吸附剂往往对镉离子的吸附选择性不高。

(3)膜分离法：膜分离技术是一项新兴的流体处理工艺，具有高效、节能、无二次污染等优点，被誉为20世纪最具有发展前途的十大高新技术之一。处理含镉等重金属废水的膜技术有反渗透法，液膜法，微滤等。膜分离法具有污染物去除率高，能回收废水中的镉盐，工艺简单等优点，但其投资较高，膜孔易堵塞，这些都限制了膜分离法的大规模应用。

3、微生物法