生物可降解螯合劑IDS與GLDA去除工業(yè)污泥中重金屬的研究.pdf

1、污泥是廢水處理過程中產(chǎn)生的大量固體、半固體膠狀廢棄物質(zhì)。實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化是廢水處理可持續(xù)發(fā)展的必要條件。污泥的土地利用是實(shí)現(xiàn)污泥資源化的主要途徑和未來的發(fā)展方向。重金屬如Cd、Cr、Pb、Hg、 Ni、As、Zn、Cu等是冶煉、電池、電鍍、皮革、化工和部分生活污水處理企業(yè)污泥中常見的污染物，亦是世界各國農(nóng)用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中限制排放的主要污染指標(biāo)。因此，開展含重金屬污泥的無害化處理技術(shù)研究，是當(dāng)今環(huán)境污染防治領(lǐng)域的重點(diǎn)與

2、熱點(diǎn)課題。該研究對于有效去除污泥中的重金屬，加速實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用，確保環(huán)境安全和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。
　　本研究緊密結(jié)合當(dāng)前含重金屬工業(yè)污泥的污染現(xiàn)狀與處理實(shí)際，選用河南省某電池、某金屬冶煉企業(yè)廢水處理廠產(chǎn)生的污泥為研究對象，重點(diǎn)研究了生物可降解螯合劑亞氨基二琥珀酸四鈉（tetrasodium iminodisuccinic，簡稱IDS）和谷氨酸N,N-二乙酸四鈉(tetrasodium N,N-bis(carb

3、oxymethyl)glutamic acid，簡稱GLDA）對污泥樣品中重金屬的萃取去除過程。提出了GLDA、IDS螯合劑萃取污泥中重金屬的工藝條件;分析了污泥中重金屬的形態(tài)分布特征、共存金屬離子對萃取的影響，探討了GLDA、IDS與重金屬螯合物穩(wěn)定常數(shù)及條件穩(wěn)定常數(shù)與萃取效果之間的關(guān)系，從而為生物可降解螯合劑在含重金屬污泥處理中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。論文主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　1.IDS對電池廠污泥中重金屬萃取的研究。結(jié)

4、果表明:在萃取時間為24h、IDS與重金屬(M)的摩爾比IDS∶M（下同）為7∶1、不調(diào)節(jié)體系pH值（11.5左右）條件下，IDS對污泥中Cd的萃取率為68％。H3PO4對污泥中重金屬元素的萃取具有良好的促進(jìn)作用，在IDS∶M=1∶1、H3PO4投加量為1.2％條件下，IDS對污泥中Cu和Ni的萃取效果大幅度提升，萃取率分別達(dá)90.7％和91.3％。萃取時間、體系pH值、IDS用量對污泥中重金屬的萃取有顯著影響，重金屬與IDS螯合物的穩(wěn)

5、定常數(shù)、重金屬在污泥中的存在形態(tài)亦是影響其萃取的重要因素。
　　2.GLDA對電池廠污泥中重金屬萃取的研究。結(jié)果表明:螯合劑GLDA對電池廠污泥中Cd和Ni的萃取效果顯著，Zn的萃取率較低可能與其以殘?jiān)鼞B(tài)形式存在，難以被萃取有關(guān)。在室溫、體系pH=4和GLDA∶M=3∶1條件下，GLDA對污泥中的Cu、Ni和Cd的萃取率分別為84％、82％和89％。萃取時間、體系pH值、GLDA用量和污泥中重金屬的存在形態(tài)等是影響其萃取效果的主要

6、因素;萃取前后污泥中重金屬形態(tài)分布的變化與萃取率之間有很好的相關(guān)性;重金屬與GLDA螯合物的穩(wěn)定常數(shù)受體系pH值等因素的影響。
　　3.IDS、GLDA和EDTA對電池廠污泥中重金屬萃取效果的比較研究。結(jié)果表明:EDTA對電池廠污泥中的重金屬具有較好的萃取效果，在EDTA∶M=5∶1條件下，EDTA對Cd、Cu、Zn和Ni的萃取率分別為80％、60％、40％和20％。在GLDA∶M=5∶1、pH=1～10條件下，GLDA對污泥中重

7、金屬的萃取效果為Cd＞Zn＞Cu＞Ni，相應(yīng)的萃取率分別為71％、27％、21％和8％。在IDS∶M=1∶1、pH＜5條件下，IDS對Cu的萃取率保持在60％以上;在IDS∶M=5∶1、堿性條件下，IDS對Cd具有較好的萃取效果，對Ni和Zn的萃取效果不如GLDA和EDTA。比較IDS、GLDA和EDTA對電池廠污泥中重金屬的萃取效果發(fā)現(xiàn):GLDA對Cd的萃取效果與EDTA相當(dāng)，其萃取率均較高，優(yōu)于IDS; GLDA和IDS對Ni的萃取

8、效果劣于EDTA; IDS對Cu的萃取效果優(yōu)于GLDA和EDTA，GLDA和IDS對Zn的萃取效果劣于EDTA。
　　4.IDS、GLDA和EDTA對金屬冶煉廠污泥中重金屬萃取效果的研究。結(jié)果表明:在GLDA∶M=7∶1、pH=4和萃取時間為12h的條件下，GLDA對金屬冶煉廠污泥中重金屬的萃取效果為Cu＞Cd＞Ni＞Zn＞Pb＞As，相應(yīng)的萃取率分別為65％、64％、62％、46％、43％和33％; GLDA對Cd、Ni、Cu和

9、Zn的萃取效果與它們和GLDA所形成螯合物的穩(wěn)定性大小不完全一致，其原因是受污泥中重金屬的存在形態(tài)和共存金屬離子影響所致。在不同IDS用量和pH值條件下，IDS對金屬冶煉廠污泥中各重金屬的萃取率均達(dá)不到40％，其萃取效果劣于GLDA。GLDA和IDS對電池廠污泥中重金屬的萃取效果優(yōu)于金屬冶煉廠，認(rèn)為與兩者中重金屬的形態(tài)分布不同相關(guān)聯(lián)。在EDTA∶M=5∶1條件下，EDTA對金屬冶煉廠污泥中的Pb、Cd、Zn、Cu和Ni均有較好的萃取效果