二甲基二硫代氨基甲酸钠处理锌冶炼含镉废水

何厚华，朱挺健，刘 泽，陈 曼，王 檑

（1. 广西有色金属集团有限公司 广西冶金研究院，广西 南宁 530023；2. 广西有色金属集团有限公司，广西 南宁 530021）

二甲基二硫代氨基甲酸钠处理锌冶炼含镉废水

何厚华1，朱挺健2，刘 泽1，陈 曼1，王 檑1

（1. 广西有色金属集团有限公司 广西冶金研究院，广西 南宁 530023；2. 广西有色金属集团有限公司，广西 南宁 530021）

以二甲基二硫代氨基甲酸钠（福美钠）作为脱镉螯合剂，以聚合氯化铝作为絮凝剂，脱除含镉废水中的Cd2+。在考察福美钠加入量、搅拌时间、聚合氯化铝加入量、沉淀时间等工艺条件对Cd2+脱除效果影响的单因素实验的基础上，采用正交实验对工艺参数进行进一步优化。实验结果表明：在福美钠加入量为1.0 g/L、搅拌时间为20 min、聚合氯化铝加入量为0.2 g/L、沉淀时间为5 h的最佳工艺条件下，采用福美钠处理初始Cd2+质量浓度为100 mg/L的锌冶炼含镉废水，剩余Cd2+质量浓度降至0.008 mg/L，Cd2+去除率为99.99%，处理后的废水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》。

含镉废水；二甲基二硫代氨基甲酸钠；螯合反应；锌冶炼

锌冶炼企业采用的原料中含有大量铅、镉等重金属。在生产过程中，镉以Cd2+形式进入生产废水，废水中Cd2+质量浓度为30～150 mg/L。含镉废水若不经处理直接排放，会对环境造成严重污染［1-2］。GB 8978—1996《污水综合排放标准》［3］中明确规定，镉是第一类污染物，最高允许排放质量浓度为0.1 mg/L，不能稀释处理。国内外含镉废水的处理方法主要有化学法［4-5］、离子交换法［6-7］、吸附法［8］、膜分离法［9］和微生物法［10］等。这些方法大都适用于处理低浓度含镉废水，且未得到广泛、大规模地应用。二甲基二硫代氨基甲酸钠（福美钠）广泛应用于选矿工艺中的金属捕集和电解锰行业电解液中重金属的脱除［11-13］，但在有色冶炼废水处理上的应用较少。

本工作以福美钠作为脱镉螯合剂，以聚合氯化铝作为絮凝剂，对含镉废水中Cd2+的脱除效果进行了研究。

1 实验部分

1.1 试剂、材料和仪器

NaOH：分析纯；福美钠、聚合氯化铝：工业级。

含镉废水：取自广西某锌冶炼企业，废水中硫酸的质量浓度为26 g/L。废水中重金属的组成见表1。

表1 废水中重金属的组成 ρ，mg/L

PH400型pH计：安莱立思公司；Optima8000型电感耦合等离子体发射光谱仪：美国PerkinElmer公司；DX-25系列电动数显搅拌器：杭州仪表公司。

1.2 实验原理

福美钠溶于水后，形成含S的阴离子基团（CH3）2NCSS-，（CH3）2NCSS-与溶液中的Cd2+结合生成稳定的有机硫螯合物（（CH3）2NCSS）2Cd。反应方程见式（1）～（3）。（CH3）2NCSS-与重金属离子的电负性相差小，因此重金属离子与（CH3）2NCSS-形成的螯合物相对稳定。另外，福美钠溶于水后形成的阴离子基团呈弱碱性，而重金属离子呈弱酸性，有利于（CH3）2NCSS-作为配位原子与重金属离子反应生成稳定的有机硫化物沉淀［14-15］。

1.3 实验方法

在搅拌条件下，向含镉废水中加入NaOH溶液，调节废水pH为7，加入一定量的福美钠，搅拌一段时间后，加入一定量的聚合氯化铝，静置沉淀一定时间。陈化后过滤，取滤液进行分析。

1.4 分析方法

采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定Cd2+质量浓度；采用pH计测定废水pH。

2 结果与讨论

2.1 福美钠加入量对Cd2+脱除效果的影响

在搅拌时间为30 min、聚合氯化铝加入量为0.4 g/L、沉淀时间为5 h的条件下，福美钠加入量对剩余Cd2+质量浓度的影响见图1。由图1可见：福美钠的加入量对Cd2+的脱除效果有较明显的影响；随福美钠加入量的增加，剩余Cd2+质量浓度明显降低；当福美钠加入量为0.1 g/L时，剩余Cd2+质量浓度为78.680 mg/L，Cd2+去除率仅为21.32%；当福美钠加入量为0.6 g/L时，剩余Cd2+质量浓度降至0.015 mg/L。

2.2 搅拌时间对Cd2+脱除效果的影响

图1 福美钠加入量对剩余Cd2+质量浓度的影响

在福美钠加入量为0.3 g/L、聚合氯化铝加入量为0.4 g/L、沉淀时间为5 h的条件下，搅拌时间对剩余Cd2+质量浓度的影响见图2。由图2可见，当搅拌时间为10 min时，剩余Cd2+质量浓度为48.460 mg/L；当搅拌时间为20 min时，剩余Cd2+质量浓度为48.150 mg/L；继续延长搅拌时间，剩余Cd2+质量浓度有较明显的降低；但经过40 min的搅拌反应，剩余Cd2+质量浓度仍高达39.290 mg/L。由此可见，单纯延长搅拌时间对降低剩余Cd2+质量浓度的效果有限。

2.3 聚合氯化铝加入量对Cd2+脱除效果的影响

图2 搅拌时间对剩余Cd2+质量浓度的影响

在福美钠加入量为0.3 g/L、搅拌时间为30 min、沉淀时间为5 h的条件下，聚合氯化铝加入量对剩余Cd2+质量浓度的影响见图3。由图3可见：当聚合氯化铝加入量为0.1 g/L时，剩余Cd2+质量浓度为64.240 mg/L；当聚合氯化铝加入量为0.4 g/L时，剩余Cd2+质量浓度仍高达48.420 mg/L；继续增加聚合氯化铝加入量，剩余Cd2+质量浓度的下降趋势趋于平缓。

2.4 沉淀时间对Cd2+脱除效果的影响

图3 聚合氯化铝加入量对剩余Cd2+质量浓度的影响

在福美钠加入量为0.3 g/L、搅拌时间为30 min、聚合氯化铝加入量为0.4 g/L的条件下，沉淀时间对剩余Cd2+质量浓度的影响见图4。由图4可见：当沉淀时间为1 h时，剩余Cd2+质量浓度为51.800 mg/L；沉淀时间为5 h时，剩余Cd2+质量浓度降至43.100 mg/L；延长沉淀时间至24 h，剩余Cd2+质量浓度可降至6.200 mg/L。由此可见，在螯合剂福美钠加入量较低的情况下，通过延长沉淀时间可提高溶液中Cd2+的脱除效果。但沉淀时间过长，会对生产造成一定影响，并且增加生产成本。

2.5 工艺参数的优化

图4 沉淀时间对剩余Cd2+质量浓度的影响

在考察了福美钠加入量、搅拌时间、聚合氯化铝加入量、沉淀时间等工艺条件对Cd2+脱除效果影响的单因素实验的基础之上，采用正交实验对福美钠处理锌冶炼含镉废水的工艺参数进行进一步优化。正交实验因素水平见表2，正交实验结果见表3。

表2 正交实验因素水平

表3 正交实验结果

由表3可见：各因素对剩余Cd2+质量浓度影响的强弱顺序为：福美钠加入量＞搅拌时间＞沉淀时间＞聚合氯化铝加入量；各因素的最佳水平为A3B3C2D3，即最佳条件为：福美钠加入量1.0 g/L、搅拌时间20 min、聚合氯化铝加入量0.2 g/L、沉淀时间5 h。在最佳工艺条件下采用福美钠处理锌冶炼含镉废水，剩余Cd2+质量浓度降至0.008 mg/ L，Cd2+去除率为99.99%，处理后的废水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》。

3 结论

a）以福美钠作为脱镉螯合剂，以聚合氯化铝作为絮凝剂，采用福美钠处理锌冶炼含镉废水。各工艺条件对剩余Cd2+质量浓度影响的强弱顺序为：福美钠加入量＞搅拌时间＞沉淀时间＞聚合氯化铝加入量。最佳工艺条件为：福美钠加入量1.0 g/L，搅拌时间20 min，聚合氯化铝加入量0.2 g/L，沉淀时间5 h。

b）在最佳条件下处理初始Cd2+质量浓度为100 mg/L的锌冶炼含镉废水，剩余Cd2+质量浓度降至0.008 mg/L，Cd2+去除率为99.99%，处理后的废水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》。

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（编辑 王 馨）

一种磁性OMS-2催化剂的制备方法及其应用

该专利涉及一种磁性OMS-2催化剂的制备方法及其降解有机污染物的应用。该磁性OMS-2催化剂以纳米四氧化三铁为载体，以氧化锰八面体分子筛OMS-2为活性组分制备而得。该磁性催化剂以作用于过硫酸盐产生强氧化性的硫酸自由基作为活性物质，氧化脱色降解有机污染物，反应后催化剂可回收再利用。该专利催化剂制备方法简单，工业化应用成本低，在难降解有机废水治理领域具有很广阔的应用前景。/CN 104437539 A，2015-03-18

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该专利涉及一种硅藻土基颗粒吸附剂及其制备和改性方法。该硅藻土基颗粒吸附剂由以下原料制成：m（硅藻土）∶m（高岭土）∶m（烧结助剂）∶m（成孔剂）∶ m（分散剂）∶ m（水）=（72～90）∶ （2～12）∶（1～16）∶ （1～18）∶（0.01～2）∶（12～45）。该专利硅藻土基颗粒吸附剂具有孔径小、孔隙率高、成本低廉等特点。该硅藻土基颗粒吸附剂经FeCl3改性后，对磷废水具有良好的处理效果。/CN 104437350 A，2015-03-25

Treatment of Cadmium-Containing Wastewater in Zinc Smelting Using Sodium Dimethyl Dithio Carbamate

He Houhua1，Zhu Tingjian2，Liu Ze1，Chen Man1，Wang Lei1
（1. Guangxi Research Institute of Metallurgy，Guangxi Non-Ferrous Metal Group Co. Ltd.，Nanning Guangxi 530023，China；2. Guangxi Non-Ferrous Metal Group Co. Ltd.，Nanning Guangxi 530021，China）

Cd2+was removed fron the cadmium-containing wastewater using sodium dimethyl dithio carbamate （SDD）as chelating agent and polyaluminium chloride （PAC） as fl occulant. The process parameters were further optimized by orthogonal experiments on the basis of single factor experiments for investigating the factors effecting Cd2+removal，such as：SDD dosage，stirring time，PAC dosage，precipitation time，and so on. The experimental results show that：Under the optimum process conditions of SDD dosage 1.0 g/L，stirring time 20 min，PAC dosage 0.2 g/L ，precipitation time 5 h and initial Cd2+mass concentration 100 mg/L，the mass concentration of residual Cd2+is as low as 0.008 mg/L，the Cd2+removal rate is 99.99%. The treated wastewater can meet the national discharge standard of GB 8978-1996.

cadmium-containing wastewater；sodium dimethyl dithio carbamate；chelation reaction；zinc smelting

X724

A

1006 - 1878（2015）03 - 0293 - 04

2014 - 12 - 03；

2015 - 02 - 11。

何厚华（1970—），男，广西壮族自治区南宁市人，大学，工程师，电话 0771 - 5631503，电邮 296547728@qq.com。联系人：刘泽，电话 13978629468，电邮 wellfly@sina.com。

广西科学研究与技术开发计划项目（桂科能12239004 - 3）。