【技術(shù)解析】含鉛廢水處理技術(shù)講解

　　1 引言

　　含鉛廢水對(duì)人體健康和環(huán)境的破壞性影響巨大，其主要來源于采礦、鉛冶煉、鑄造、鉛蓄電池的生產(chǎn)、鉛酸蓄電池回收利用等過程中的工業(yè)廢水.目前常用工藝主要有化學(xué)沉淀法、吸附法、生物法、膜分離法等，多存在消耗大量的化學(xué)藥品、易造成二次污染、鉛回收再利用率差等問題(高永等，2005;沙昊雷和陳金媛，2010;趙慶良等，2011;常玉等，2009;栗帥等，2011).含鉛廢水的處理與資源化是近年來工業(yè)污水處理的一大難題.

　　高瑩瑩(2013)采用恒定摩爾法研究了二壬基萘磺酸(簡(jiǎn)稱DNNSA或HD)和二-(2-乙基己基)膦酸(D2EHPA，商品名P204，簡(jiǎn)稱HA)混合反膠團(tuán)體系對(duì)含鉛廢水的萃取凈化，研究結(jié)果表明DNNSA-P204混合反膠團(tuán)體系對(duì)廢水中鉛離子具有正協(xié)同萃取效果，萃取過程能較快達(dá)到平衡，油水相分層快.當(dāng)萃取劑總濃度為0.01 mol ˙ L-1，DNNSA與P204的摩爾比為1 ∶ 1時(shí)，協(xié)萃系數(shù)R=4.27，正協(xié)同萃取效果最佳，與單一DNNSA反膠團(tuán)體系(高瑩瑩等，2013)相比，DNNSA-P204混合反膠團(tuán)體系表現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì).然而某種萃取劑或萃取體系是否能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，即是萃取劑被反萃后的重復(fù)利用效果及其損耗大小.因此負(fù)載有機(jī)相的反萃，既是被萃物質(zhì)的釋放過程，又是萃取劑的再生過程，是萃取分離技術(shù)研究中必不可少的一步.

　　調(diào)研文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)采用簡(jiǎn)單反萃取法即低酸萃取高酸反萃，可實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載稀土元素的混合酸性磷類萃取體系的反萃(黃小衛(wèi)等，2008;張永奇等，2009)，若在反萃過程中添加一定量的HEH/EHP有助于改善負(fù)載重稀土的HDEHP的反萃性能，較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)稀土元素的回收利用.邱海浪等(2013)采用簡(jiǎn)單反萃取法實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載鎳的單一DNNSA反膠團(tuán)溶液的反萃，所得反萃液可作為電鍍鎳的原料進(jìn)一步回收利用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)含鎳電鍍廢水的凈化及資源化.

　　本文采用簡(jiǎn)單反萃取法對(duì)負(fù)載鉛的DNNSA-P204煤油溶液的反萃進(jìn)行了研究，分別考察了反萃劑種類、反萃時(shí)間、反萃溫度、反萃油水比(VO/VA)、反萃劑濃度等對(duì)負(fù)載鉛的DNNSA-P204混合反膠團(tuán)體系的反萃性能的影響.以期通過萃取和反萃得到富集濃縮的含鉛水溶液，實(shí)現(xiàn)含鉛廢水的資源化及DNNSA-P204混合萃取劑的循環(huán)利用;實(shí)現(xiàn)無(wú)渣工藝，減少環(huán)境污染，并為進(jìn)一步的應(yīng)用研究提供基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù).

　　2 實(shí)驗(yàn)部分

　　2.1 試劑、材料和儀器

　　DNNSA(50%(wt)，蘇州化工廠)，磺化煤油(成都石油化工科技有限公司)均為工業(yè)純，未作進(jìn)一步純化.其余藥品均為分析純.實(shí)驗(yàn)儀器主要有：GGX-6型賽曼火焰原子吸收分光光度計(jì)(北京海光儀器公司)，ALC-210.4 型電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)，THZ-C-1型臺(tái)式冷凍恒溫振蕩器(江蘇太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠)，F(xiàn)T-IR紅外光譜儀(Nicolet IS10，美國(guó)Thermo Scientific公司)，廣角激光光散射儀(BI-200SM，美國(guó)布魯克海文儀器公司).

　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法

　　將含鉛模擬廢水和DNNSA-P204煤油溶液置于臺(tái)式冷凍恒溫振蕩箱中恒溫30 min以上，按油水比(VO/VA)1 ∶ 2準(zhǔn)確移取兩相于干燥潔凈的錐形瓶中，置入臺(tái)式恒溫冷凍振蕩箱中進(jìn)行萃取;萃取完成后將混合溶液移入分液漏斗靜置分層，分離下層水相，上層有機(jī)相即為反萃實(shí)驗(yàn)所需的負(fù)載鉛的有機(jī)相.分析水相中鉛離子濃度(耿薇，2010)，通過物料衡算得到有機(jī)相中鉛離子濃度.

　　將鉛離子濃度為0.019 mol ˙ L-1的DNNSA-P204煤油溶液和一定濃度的反萃劑按一定油水比加入錐形瓶中，置于一定溫度的臺(tái)式冷凍恒溫振蕩器中進(jìn)行反萃實(shí)驗(yàn).一定時(shí)間后取出錐形瓶，靜置分層后，取下層水相，分析鉛離子濃度，記為 CPb2+(aq).

　　3 結(jié)果與討論

　　3.1 反萃劑種類對(duì)反萃率的影響

　　影響反膠團(tuán)萃取過程的主要因素有表面活性劑的種類、濃度、水相pH值、水相離子強(qiáng)度和溫度等，除控制水相pH值外，還可以采用調(diào)節(jié)水相離子強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)反萃取(徐寶財(cái)?shù)龋?004).實(shí)驗(yàn)所選反萃劑分別選擇蒸餾水以及0.1 mol ˙ L-1的NaOH、NaCl、KCl、HCl、HNO3.

　　由上表可知，NaOH與鉛離子反應(yīng)生成Pb(OH)2沉淀，但是在pH≥12時(shí)，Pb(OH)2溶于強(qiáng)堿時(shí)形成亞鉛酸鹽，所以NaOH溶液對(duì)DNNSA-P204負(fù)載鉛的煤油溶液有一定的反萃效果.加入硝酸和鹽酸時(shí)反萃取效果都比較好.由于硝酸鉛水溶性最好，其工業(yè)用途較廣，以下實(shí)驗(yàn)均采用硝酸做反萃劑，以硝酸鉛的形式回收鉛.

　　3.2 反萃時(shí)間對(duì)鉛反萃的影響

　　反萃時(shí)間是影響鉛反萃的一個(gè)重要因素，考察不同反萃時(shí)間對(duì)鉛反萃的影響.由圖 1可知，此反萃過程速率較快，當(dāng)反萃時(shí)間超過5 min后，水相中鉛離子濃度基本保持不變，可視為達(dá)到反萃平衡，以下實(shí)驗(yàn)反萃時(shí)間均采用5 min.

　　3.3 反萃溫度對(duì)鉛反萃的影響

　　溫度是反萃過程的一個(gè)重要參數(shù)，考察不同反萃溫度對(duì)鉛反萃的影響。