实验室废水中重金属离子的无害化处理

王焕英

(河北衡水学院应用化学系，河北 衡水 053000)



实验室废水中重金属离子的无害化处理

王焕英

(河北衡水学院应用化学系，河北 衡水 053000)

摘要：重金属离子是一种永久性的污染物，对于实验室重金属废水，必须进行适当的处理，使之达到排放标准。本文根据实验室废水的水质、水量等情况进行方案设计。用离子交换法富集回收实验室废水中重金属离子， 同时确定了实验室条件下的最佳运行参数.

关键词：重金属离子；废水；离子交换法

前言

重金属主要指汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)等，它们以不同的形态存在于环境之中，并在环境中迁移、积累。重金属在食物链中的过量富集会对自然环境和人体健康造成很大的危害。有效处理水体中过量的重金属，能够有效降低食物链中各种动植物体内重金属的含量，减轻对人类的危害。

化学实验室在做实验过程中不可避免要向环境中排放重金属离子，所以重金属离子的无害化处理已是化学工作者迫在眉睫要解决的问题。

重金属离子的处理方法有沉淀法、离子交换法、原子荧光光度法、原子吸收光谱法、高效液相色谱法、电化学法等。本实验采用离子交换法处理实验室废液中的重金属离子。

1实验原理

离子交换法是靠交换剂本身带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过扩散来实现。推动离子交换的动力是离子间的交换剂上的功能基对离子的亲和能力和浓度差。

2实验过程

分别配制浓度为15mg/L、35mg/L的 Pb2+、Zn2+,用10%NaOH调溶液PH值至适合离子交换树脂运行范围内。

实验选用的树脂是强酸性阳离子树脂，新的树脂内一般含有大量杂质需通过预处理才能使用。首先，取适量树脂，用60～65℃热水反复清洗，然后装入柱内，用500mL1mol/LHCl溶液缓缓流过树脂，用蒸馏水冲洗至PH为5，再用500 mL1mol/LNaOH缓缓流过树脂，用蒸馏水冲洗至pH为6。

将预配液用泵打入离子交换柱，控制流速，离子交换完成后检测离子的浓度。

双硫腙与金属离子形成络合物溶解于氯仿等有机溶剂中，在一定的pH值下，双硫腙能够跟不同的金属离子反应呈现出不同的颜色，在加入掩蔽剂和其他消除干扰的试剂后，调节pH=8.5～9.0，铅离子可与双硫腙形成双硫腙铅，双硫腙铅可被三氯甲烷萃取出来，在510nm进行测定。PH=4.0～5.5时锌离子与双硫腙形成红色螯合物。可用四氯化碳萃取出来，在535nm时测定。双硫腙可与周期表中20多种金属反应，所以需事先排除干扰离子，否则会影响测定结果。

3实验结果与讨论

不同浓度Zn2+与吸光度对应关系表。

不同浓度Pb2+与吸光度对应关系表

Pb2+浓度/mg·l-11.003.005.007.009.00吸光度/A0.110.200.380.450.49

分别做吸光度与Zn2+、Pb2+的关系曲线(标准曲线)，从标准曲线上可以查得废水处理后的Zn2+、Pb2+浓度分别为0.39mg·l-1、0.24mg·l-1。

3.1处理时间对重金属离子去除效果的影响

时间/min510204060100Zn2+浓度/mg·l-142.4114.757.250.750.230.23Pb2+浓度/mg·l-17.114.222.540.630.230.23

结果表明：处理时间控制在40min以内时，Zn2+和Pb2+的浓度随时间的增加而降低，这可能是因为处理时间较短，水中的一部分重金属离子没来得及扩散到树脂中的有效交换位置跟树脂的活动离子发生离子交换反应，就随着水流出离子交换柱，导致流出液中的重金属离子浓度较高。当处理时间大于40min，重金属离子与树脂的活动离子充分发生离子交换反应，使流出液中重金属离子的浓度达到稳定，且效果最好。

3.2PH对重金属离子去除效果的影响

PH值23456Zn2+浓度/mg·l-10.220.250.240.260.26Pb2+浓度/mg·l-10.240.240.270.240.26

结果表明：PH值变化对树脂置换吸附Zn2+和Pb2+的能力影响不大，为了节省实验成本以及保护环境，PH值选6最合适。

4结论

由于处理水质的特殊性决定了离子交换树脂法的特殊性。实验用的树脂是强酸性阳离子树脂，废液处理前锌离子浓度为30mg·l-1，铅离子浓度为10mg·l-1，废水的PH值为6，实验室中重金属离子Pb2+、Zn2+测定最佳控制条件为：时间40min，PH=6时，处理后锌离子浓度为0.39mg·l-1，铅离子浓度为0.24mg·l-1。处理时间根据实验结果可以确定40min为最佳时间，同时使用离子交换柱的次数也会影响去除重金属离子的效果和实验结果。

参考文献:

[1]李爱阳,胡波年,胡汉祥.蓖麻油制备醇酸预聚型双组分聚氨酯树脂涂料的研究.涂料工业,2006,36(1):21.

[2]蒋洪权,宋湛谦,商士斌.蓖麻油及其衍生物在聚氨酯中的应用研究进展.高分子通报,2009,(8):44~49.

[3]曹红菊,杨昌跃,陈家华.水性聚氨酯漆的制备与性能研究.涂料工业,2001,(7):31~33.

[4]李晓明,张义新,冯辉霞.聚氨酯涂料研究现状及发展.应用化工,2010,39(7):1091~1095.

中图分类号:X703

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)02-0019-01