水体中镉的去除方法综述

水体中镉的去除方法综述摘要：文章概述了镉的污染来源及其危害，论述了化学、物理及生物三类方法 处理含镉水体的现状，并总结阐述了各类方法的利弊。关键词：镉；化学法；物理法；生物法 水污染作为当今社会的四大污染之一，近几年愈演愈烈，监察部的统计显示 我国水污染事故近几年每年都在 1700 起以上。而水污染中的金属污染，如镉、 锰、铁等，随着污染事故频发，越来越被重视。镉是当前主要环境污染物之一，2005 年广东北江的镉污染和 2006 年湖南湘 江的镉污染，都给当地群众的生产和生活带来了负面的影响。而2012 年广西柳 江镉污染事件的发生，又一次将水质镉污染提上章程。本文仅就镉金属对水体的 污染危害及应对措施做一介绍。1 镉及其存在形态 镉是一种黑白色对人体有严重危害的重金属，质地柔软，富有延展性，抗腐 蚀、耐磨1。在自然界中多以硫化镉、碳酸镉的形式存在于锌矿中，但含量很低，一般不 影响人体健康。2 水体镉污染来源及危害 铅锌矿的开采、选矿和冶炼过程中产生的废水和废气中含有大量镉，工厂排 出的含镉废水是水体镉污染的主要污染源2。镉进入人体后，通过血液传输至全身，主要蓄积于肾、肝脏中，其次是甲状 腺、脾和胰等器官中。3 水体镉污染去除方法 目前国内对水体中镉的去除方法可归为三类，一是化学法，二是物理法，三 是生物法。3.1 化学法 化学法作为一种主要的除镉方法，具有方便、快捷、经济实用等优点，常被 用作处理含高浓度镉水体的应急预案。3.1.1 硫化物结合聚合氯化铝、三氯化铁沉淀法 谭浩强等3研究考察了硫化物沉淀法和氢氧化物沉淀法对镉的去除效果。硫 化物去除效果如图1,可以看出，硫化钠投加量0.03mg/L (以S计)、聚合氯化 铝投加5mg/L(以Al计)，先以300r/min快转1min，再分别以60，45和 25r/min各慢转5min，静置30min后测上清液镉浓度，结果表明能有效去除自来 水中超标4倍(0.025mg/L)的镉，但硫化钠投加量增加到0.20mg/L (以S计) 时，上清液中残余硫化物超过生活饮用水卫生标准。所以在满足实际去除要 求条件下，应控制硫化物的投加量。图 1 硫化物沉淀法对镉的去除效果3.1.2 Ca (OH) 2 结合 FeSO4 沉淀法付忠田等4采用化学沉淀法对葫芦岛锌厂含镉废水进行处理，研究表明Ca (OH) 2作为 沉淀剂，FeSO4作为絮凝剂，当用10%Ca (OH) 2调节pH为11，5%FeSO4投加量为7ml/L, 静置15min时，对水中镉的去除率可达99.6%以上。表1为在此条件下对葫芦岛锌厂含镉废 水进行处理，该废水含镉浓度为1200mg/L，处理后的结果。此法可作为处理污水及高浓度镉 严重超标水体的处理方法。2012 年广西柳江镉污染事件中，就是采用向河中投放石灰和聚合氯化铝，将离子状态的 镉固化，作为主要应急预案，以避免人体吸收。表 1 实际废水处理结果序号 1 2 3浓度/(mg/L) 0.089 0.079 0.0903.2 物理法物理法去除水体中镉的方法大致可分为三类：吸附法、离子交换法及膜分离技术。此三 类方法中比较成熟的方法是吸附法。3.2.1 吸附法利用吸附原理脱出液体中的镉也是一种常用方法，其原理为固体表面对气体或液体的吸 着现象。目前可用吸附法去除水体中镉的物质有污泥、天然矿石和土壤、活性炭、人工合成 的各种纳米材料等5。樊海明等6将天然凹凸棒石经过简单处理后选用160um的颗粒，放入烘箱内，在378K 下干燥4h后对Cd (II)进行了吸附研究，结果表明其吸附Cd2+的pH值为57，吸附60min 基本达到平衡，天然凹凸棒石对Cd2+的吸附量为6.0713.15mg/g，吸附量随温度升高而增加。3.2.2 离子交法离子交换法是利用离子交换剂与液体中的离子发生交换作用而使离子分离的方法。离子 交换剂通常是一种不溶性高分子化合物，它的分子中含有可解离的基团，这些基团在水溶液 中能与溶液中的其它阴离子或者阳离子起交换作用。3.2.3 膜分离技术离子交换法和膜分离技术均净化程度高，且对镉可以进行回收，无二次污染，但是其成 本昂贵，一般不将其作为镉超标应急处理措施。3.3 生物法利用生物技术去除水体中重金属是20世纪70开始、80年代逐步应用于实际的方法。生 物法去除重金属的机理重要包括吸附、沉淀、络合、过滤、微生物代谢及植物吸收等。代淑娟等7以水洗废啤酒酵母为吸附剂，采用自制试验装置，对电镀废水中重金属镉进行吸附-沉降工艺试验研究。结果表明，在pH为7,处理1L镉质量浓度为26mg/L的镉废水 时，温度约25C，搅拌速度1000r/min,吸附时间30min，沉降240min的条件下，废水中镉 的吸附率及吸附-沉降后镉的去除率分别达到96.59%和94.25%。4结语水体中镉污染会对人类生存及环境造成极大危害，必须引起重视。传统的化学沉淀法可 首选作为水体镉污染后的应急处理措施，因其操作较简单、见效快，效率高，但处理成本较 高，有可能带来二次污染；吸附沉淀法去除水体中镉具有很好的前景，因吸附剂多种多样， 甚至可达到以废治废，可作为水体镉污染应急措施的辅助措施；生物法除镉具有耗能少、效 率高、无二次污染等优点，但是水体中的成分往往十分复杂，对水体中镉有吸收代谢去除能 力的微生物在环境中的种类数量较少，因此传统的生物处理技术面临着极大的挑战，目前该 法仍是国内外的研究热点。参考文献：1徐培娟，古桂雄等环境镉对健康及生殖的危害J国外医学妇幼保健分册，2004, 15( 1)：35-37.2曾江萍，汪模辉等，含镉废水处理现状及研究进展.内蒙古石油化工， 2007， 11：1-5.谭浩强，吴维，刘志滨等化学沉淀法去除水中镉的特性研究J供水技术，2010, 4(4)：9-11.4付忠田，黄戊生，郑琳子等.化学沉淀法处理葫芦岛锌厂含镉废水的研究J环境保护与循环经济.2010， 10：44-46.吴震生，范兴山，王飞龙吸附剂除镉(II)的研究进展山东化工.2010, 39(12)：29-32.樊海明，何少华，谷志攀等.天然凹凸棒石对水中镉的吸附行为J.水科学与工程技 术.2009， 2： 30-33.7代淑娟，魏德洲等.水洗废啤酒酵母去除电镀废水中镉的工艺试验研究.东北大学学报(自然科学版) .2010.1(31)： 127-131.