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含汞废水污染特征及其污染防治措施

发布时间:2017-03-24 09:58 来源:未知 浏览次数:




        摘要:文章介绍了水体中汞的来源、存在形态、污染特征及其危害,综述了含汞废水的不同处理方法,最后对含汞废水的污染控制提出了建议。
        关键词:汞;来源;污染特征;含汞废水的处理方法
        汞是一种具有挥发性的有毒重金属元素,在常温、常压下唯一以液态形式存在的金属,呈银白色,化学性质稳定,不溶于酸也不溶于碱,常温下即可蒸发。汞具有熔点低、比重大、沸点高、导电性能好及均匀的膨胀系数等特点,使其在工业、农业、科学技术、交通运输、医药卫生及国防等领域中得到广泛应用[1]。
        汞蒸气和汞的化合物多有剧毒,尤见甲基汞的毒性最强。汞是具有持久性、易迁移性和高度生物蓄积性的化学品,环境中各种形态的汞均可在一定条件下转化为剧毒的甲基汞[2],汞还可长距离传输、远距离沉降,易造成跨界污染,成为区域性问题,联合国环境规划署已将其列为全球性污染物。
        1、水体中汞的来源、存在形态及危害。
        我国是存在原生汞生产的国家,原生汞在我国的需求量很大并被广泛使用,但汞矿的开采却带来了巨大的环境风险。我国汞生产、使用及排放现状不容乐观。
        水体中汞的来源主要是由于人们对汞处理应用不当或者汞矿、金矿、氯碱化工厂、汞齐法回收贵金属、有色金属冶炼厂、农药厂、电池、日光灯管以及体温计等的生产,另外,制药、化妆品、医院实验室等也有一定量的含汞废水的排放,含汞污染物主要存在于排污口附近的底泥和悬浮物中。
        废水中的汞除无机汞状态外,还以各种有机化合物形式存在的。环境中任何形式的汞(金属汞、无机二价汞、芳基汞和烷基汞等),在一定条件下,均可转化为具有剧毒的甲基汞。甲基汞有一甲基汞(Hg+-CH3)和二甲基汞(CH3-Hg-CH3)。1967年,瑞典学者S.Jensen和Jerndov等指出淡水水体底泥中厌氧细菌可使无机汞甲基化,形成甲基汞和二甲基汞。日本学者研究发现,在水中有醋酸、乙醛、甲醇、乙醇、木醇等有机化合物共存时,经紫外线、日光照射后产生甲基游离基可使氯化汞甲基化[3]。
        2、水环境中汞的危害。
        20世纪50年代,震惊世界的八大公害事件之一“水俣病”,就是由于一家乙醛厂排出的废水中含有甲基汞,废水排入水俣湾,甲基汞在鱼体内富集,人们长期食用含甲基汞的鱼类,引起人体中枢神经系统发生病变。这次日本水俣病共造成5172人患病,730人死亡。1972年伊拉克用甲基汞和乙基汞杀菌剂处理种子而发生的汞中毒事件中有459人死亡[1]。
        有研究证明,元素汞和有机汞化合物可能对肾脏和免疫系统产生危害,而甲基汞可以对神经系统和心脑血管造成威胁。甲基汞具有在食物链中的富集能力,最终进入人体,对人类的身体健康造成影响,因此,水环境中汞污染的危害越来越引起人们的担心。
        3、废水中汞的控制技术
        目前,含汞废水的处理方法有:沉淀法、电解法、离子交换法、活性炭吸附法和组合工艺处理法。
        (1)沉淀法:
        沉淀法分为混凝沉淀和硫化沉淀两种。混凝沉淀法的原理是在含汞废水中加入混凝剂(石灰、铁盐、铝盐),在pH为8-10的弱碱性条件下形成氢氧化物絮凝体,利用絮凝体,使汞共沉淀析出。一般铁盐效果较铝盐好。硫化沉淀法是报道较多的一种沉淀法。该方法是将硫化钠投入含汞废水中,利用Hg2+与S2-的强烈亲合力,生成溶度极小的硫化汞而将汞从溶液中除去。吴秀英等[4]采用硫化钠处理青岛电池厂含汞废水进行小试和生产性试验,处理结果显示废水中含汞量低于国家标准,效果较好,沉渣化学性质稳定,可在中小型化工行业推广。硫化沉淀法被广泛应用在美国等国家的氯碱厂汞污染的控制。该方法适用处理不同浓度、不同种类的汞盐,汞离子浓度较高时,应首选化学沉淀法。据报道,沉淀法汞的去除率可达95%-99.9%。
        该方法的不足之处:(1)易引起水质硬化,对含低浓度汞的废水处理不彻底,易导致二次污染。(2)受沉淀剂、环境条件和工艺控制参数的影响,出水浓度很难达到排放标准,因此还需进一步处理。
        (2)电解法
电解法是利用金属的电化学性质,在直流电作用下,汞化合物在阳极离解成汞离子,在阴极还原成金属汞,而除去废水中的汞。该方法适合处理含高浓度无机汞废水。该方法的缺点是水中的汞离子浓度不能降得很低,电耗较大,投资成本高,容易产生汞蒸汽,形成二次污染。
        (3)离子交换法
        离子交换法是在离子交换器中进行,用大孔巯基离子交换树脂吸附含汞废水中的汞离子。树脂上的巯基对汞离子有很强的吸附能力,吸附在树脂上的汞,可用浓盐酸洗脱,定量回收。
        离子交换法与沉淀法和电解法相比,它适合处理含低浓度汞的废水。研究表明,先经一级处理再用离子交换法进行处理,离子交换效果最佳。离子交换法处理含汞废水后无机汞的最低出水含量为1-5ug/L。该方法受废水中杂质的影响,以及交换剂品种、产量和成本的限制。
        (4)活性炭吸附法
        活性炭吸附法是比较成熟的含汞废水处理方法。它能有效地吸附废水中的汞,我国有些工厂已用此法处理含汞废水,但该法价格昂贵,而且只适用于处理低浓度的含汞废水。废水浓度过高时,可先进行一级处理,再用活性炭吸附处理。根据相关资料,该方法适用于含汞量为1-2mg・L-1以下的废水,经活性炭吸附法处理后,出水汞浓度可降至0.01-0.05mg・L-1。
        影响活性炭吸附处理效果的因素较多,包括废水与吸附剂的接触时间、活性炭的结构和孔隙大小、废水中汞的初始形态和浓度、活性炭的用量和形式等。废水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。吸附反应通常是放热反应,因此温度低对吸附反应有利。活性炭对有机汞的脱除作用比对无机汞更为有效。用活性炭处理含汞较高的废水,处理效率约为85-99%。
        该种处理方法的缺点[5]:活性炭的供应比较紧张,再生设备少,再生费用高。
        (5)组合处理技术的应用
        黄鸣荣[6]等人,采用“硫化物沉淀法―混凝法―超滤―活性炭法组合工艺”对氯碱行业电石法生产聚氯乙烯过程中VCM工序产生的含汞废水进行处理,结果显示,汞去除率可达到99.95%,超滤对硫化物沉淀法出水有明显的除汞效果,出水汞含量稳定在20ppb左右,并能有效延长活性炭的饱和周期。本组合工艺易于操作,有较好的处理效果,具有一定的实用价值。
        (6)其他方法
        超导磁分离技术是新研制出的一项超导磁体应用技术。该技术是借助磁场力的作用,对不同磁性的物质进行分离的一种技术。采用超导高梯度磁分离技术可对含汞废水进行净化分离,目前,该技术正处于科研阶段,尚未实现工业化应用。
        4、结论与建议
        随着人们的研究摸索应用,人们已经掌握了各种成熟的含汞废水的治理技术,针对不同含汞废水的特征,可以选择合适的治理方法。
        建议如下:1、源头控制,减少汞污染物的排放。2、减少向各环境要素(水、气、渣、土壤)排放含汞废物的源,加强对含汞污染物的控制。3、加大对含汞废物的监控和处理研究,特别是对甲基汞的降解处理,避免其进入食物链,对人类健康产生重大影响。
        参考文献
        [1]尚谦、张长水,含汞废水的污染特征及处理[J],有色金属加工,1997,5:52-65.
        [2]刘钊钊,唐浩,等.土壤汞污染及其修复技术研究进展[J],环境工程[],2013,31(5):80-84,109.
        [3]张庆辉,汞环境地球化学特征[J],阴山学刊,2006,20(1):35-37,69.
        [4]吴秀英,吴农忠,赵宏远,等.硫化钠处理含汞废水[J],中国环境科学,1995,15(2):128-130.
        [5]张跃东,活性炭吸附法在工业废水处理中的应用[J],河北化工,2011,34(6):74-75.
        [6]黄鸣荣、高国玉、何晓弟.含汞废水处理方法的研究[J],化工设计,2010,20(2):33-35.





 
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