M201处理有色工业废水中毒害元素汞研究

　　摘要：M201是一种高效聚结分离剂，可以用于处理有色工业废水中的毒害元素汞。本文采用M201处理有色工业废水中的毒害元素汞，研究了M201添加量、反应温度、混合时间、气浮时间、通气速度和酸度对汞脱除率的影响。试验结果表明，每升污酸原液中，M201的一般添加量为6～20 mL;温度升高会导致M201分解，降低脱汞效果;当温度为室温，M201与污酸原液的混合时间为10 min，气体流速为0.1 L/min，酸度较低时，汞脱除效果最好。

　　关键词：有色工业废水;M201;毒害元素;汞脱除;

　　有色金属冶炼行业是我国汞(Hg)产出量最大的行业之一，主要来源于精矿的高温焙烧/熔炼过程，汞在高温下释放，然后进入烟气，烟气中大部分的汞被烟尘收集设备收集，最后经过处理富集于各种副产物中[1,2]。其中，输入污酸的汞占精矿汞输入量的56.3%～71.7%。因此，污酸中汞污染控制水平直接影响有色冶炼行业的汞排放情况。目前，有色冶金污酸中汞的处理工艺主要包括中和硫化法[3,4]、生物制剂法[5]、石灰中和法[6,7]、硫化-石灰铁盐法[8]和石灰铁盐法[9]，但存在难以实现深度净化，低浓度、高活性的脱汞石膏渣易引发环境二次污染等问题。

　　本文针对国内某公司冶金过程污酸中汞的深度净化难题，创新性地采用高效聚结分离剂M201处理污酸中的汞，使废水中的汞在一定条件下与胶体颗粒吸附，通过物理化学的手段分离聚结的胶体，进而将目标物从废水中分离出来，有效控制冶金污酸处理过程的汞污染。

1 试验部分

　　1.1 试验原料

　　试验采用国内某冶炼厂产出的污酸，其呈白灰色和浑浊状，有刺鼻性二氧化硫气味，污酸原液成分如表1所示。

　　1.2 试验方法

　　取250 mL污酸原液于烧杯中，加入一定量的M201试剂，然后进行搅拌;过段时间后，停止搅拌，将混合液倒入气浮柱内，以一定的流速鼓入空气;待空气鼓入量充足后，停止鼓气，从下侧出口排出溶液，即得到脱汞后液。

2 结果与讨论

　　2.1 M201添加量对Hg脱除率的影响

　　M201添加量对Hg脱除率的影响如图1所示。试验条件如下：温度为室温，混合时间为10 min，气浮时间为10 min，空气流量为0.1 L/min，混合搅拌转速为350 r/min。试验过程中加入M201试剂后，M201与溶液里的金属离子反应，立刻形成棕色絮状沉淀。停止搅拌后，絮状物沉淀于烧杯底部，混合液倒入气浮柱后，在气泡的作用下，其很快团聚并上浮。

　　由图1可以看出，当每升污酸原液中M201试剂添加量为0.8 mL时，汞脱除率达到71.49%，溶液中残余汞含量为134 mg/L;加入试剂至6 mL时，汞脱除率达到99.55%，溶液中残余汞含量为2.1 mg/L;继续增大试剂用量，脱汞效果增幅不再明显，后续试验选择M201加入量为6 mL。

　　2.2 反应温度对Hg脱除率的影响

　　反应温度对Hg脱除率的影响如图2所示。试验条件如下：每升污酸原液中，M201添加量为6 mL，混合时间为10 min，气浮时间为10 min，空气流量为0.1 L/min，混合搅拌转速为350 r/min。

　　由图2可以看出，试验温度对汞脱除率的影响较大，升高温度不利于汞的脱除，在室温20 ℃的条件下，汞脱除率最高;当温度升高至70 ℃后，汞脱除率较低，溶液中汞残余量最高，这是由于升高温度会影响M201试剂性能，温度过高时，试剂会分解，进而降低M201的团聚性能，最后影响汞脱除率。因此，优先选择室温进行试验。

　　2.3 混合时间对Hg脱除率的影响

　　混合时间对Hg脱除率的影响如图3所示。试验条件如下：每升污酸原液中，M201添加量为6 mL，温度为室温，气浮时间为10 min，空气流量为0.1 L/min，混合搅拌转速为350 r/min。

　　由图3可以看出，混合时间对汞脱除率的影响较大，延长混合时间增大了残余汞含量，降低了汞的脱除效果，这是由于M201与汞混合很快，短时间就能完成混合，继续延长混合时间，在搅拌的作用下，将聚合物打碎，分散于溶液中，使得汞含量增多。由此可见，混合时间无须太长，只要完成混合，及时进行气浮分离有利于汞的脱除，混合时间10 min即可。

　　2.4 气浮时间对Hg脱除率的影响

　　气浮时间对Hg脱除率的影响如图4所示。试验条件如下：M201添加量为6 mL，温度为室温，混合时间为10 min，空气流量为0.1 L/min，混合搅拌转速为350 r/min。

　　由图4可以看出，随着气浮时间的延长，残余汞含量整体上呈微弱下降趋势，说明气浮时间对于汞的脱除稍有影响。气浮时间延长，使得聚合物稳定处于溶液顶部，有利于汞的脱除，实现汞与污酸分离。

　　2.5 通气速度对Hg脱除率的影响

　　通气速度对Hg脱除率的影响如图5所示。试验条件如下：每升污酸原液中，M201添加量为6 mL/L，温度为室温，混合时间为10 min，气浮时间为10 min，混合搅拌转速为350 r/min。

　　由图5可以看出，气体流速对汞的脱除影响不是很大，但是太高的气量会降低脱除效果，这是由于气量太大，超过胶体聚结的受力范围，使得所形成的聚结物被打散，重新分散于溶液中，不利于汞的脱除。试验中可以观察到，气量增大会显著提高聚合物上浮速度，短时间内聚合物就浮于表面，但气泡剧烈扰动会导致部分聚合物破碎下沉，重新上浮，如此往复，不利于汞的脱除。

　　2.6 酸度对Hg脱除率的影响

　　不同生产工艺或者不同原料产出的污酸酸度有所不同，为了查明酸度对汞脱除的影响，本研究进行了不同酸度条件的试验，酸度分别为27、46、108、137、140 g/L，如图6所示。试验条件如下：每升污酸原液中，M201添加量为6 mL，温度为室温，混合时间为10 min，气浮时间为10 min，空气流量为0.1 L/min，混合搅拌转速为350 r/min。

　　由图6可以看出，酸度对汞的脱除影响较大，当污酸原液添加M201试剂后，汞能够降至2.1 mg/L。加入硫酸提高酸度后，汞脱除率降低，说明高酸度不利于汞的高效脱除，因此在实际生产中优先考虑进行低酸度的汞脱除。

　　污酸的主要成分在不同的冶炼工艺下有很大的差别，不同冶炼行业产生的污酸含酸量一般介于40～100 g/L，根据以上酸度试验数据可以看出，在此范围内，脱汞率能够达到99%，但低酸度脱汞效果更优。

3 结论

　　M201添加量是影响脱汞效果的关键因素，添加量增多能够大幅度提高脱除效果，每升污酸原液中，M201的一般添加量为6～20 mL;温度会影响M201的稳定性，温度升高会导致M201分解，降低脱汞效果，室温使用为宜;M201与污酸混合速度很快，较短的混合时间和气浮时间即可完成污酸的混合，时间过长会加剧液体扰动，使得胶体聚合物碎化，不利于降低溶液的残余汞含量，一般时间在10 min即可;气体流速对汞脱除率的影响不是很大，但是太高气量会超过胶体聚结受力范围，打碎聚合物，降低脱除效果，一般控制在0.1 L/min即可;酸度增高，汞脱除率降低，优先考虑进行低酸度的汞脱除。

参考文献

　　[1] 钱小青，葛丽英，赵由才.冶金过程废水处理与利用[M].北京：冶金工业出版社，2008：89.

　　[2] 张景来.冶金工业废水处理技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2003：102.

　　[3] 邓蓬.硫化沉淀浮选法处理含汞、铅离子废水的技术研究[D].长沙：中南大学，2014：12-13.

　　[4] 孟祥和，胡国飞.重金属废水处理[M].北京：化学工业出版社，2000：56-57.

　　[5] 柴立元，龙腾发，唐宁，等.微生物治理碱性含铬废水的试验研究[J].中南大学学报(自然科学版)，2005(36)：816-820.

　　[6] 马晓军.石灰中和法处理冶炼酸性生产废水的工艺优化[J].北方环境，2011(23)：1-3.

　　[7] 马彦峰，吴韶华，单连斌.沉淀法处理含重金属污水的研究[J].环境保护科学，1998(3)：1-3.

　　[8] 彭丽花，董佳.铁氧体法处理电镀废水实验研究[J].广东化工，2010(11)：107-120.

　　[9] 冯彬，张利民.电镀重金属废水治理技术研究现状及展望[J].江苏环境科技，2004(3)：38-40.

作者：程辉单位：中南钻石有限公司

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