化学沉淀法处理含铜污水工艺分析

宫文宇

（中国石油大庆石化公司水气厂，黑龙江大庆163714）

污水中的酸、碱、氧化剂，以及铜、镉、汞、砷等化合物，苯、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物，会毒死水生生物，影响饮用水源、风景区景观。有机物被微生物分解时消耗水中的氧，影响水生生物的生命，水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、硫醇等难闻气体，使水质恶化［1］。

重金属在人体内能和蛋白质及各种酶相互作用，使其失去活性，也会在人体内富集，造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，日本发生的水俣病（汞污染）和骨痛病（镉污染）等公害病，都是由重金属污染引起的［2］。

铜的冶炼、加工以及电镀等生产过程中会产生大量含铜废水，排入水体中会严重影响水质，造成环境污染，必须经过处理才能达到环保要求。

1 技术研究路线

采用化学沉淀法研究含铜废水的处理效果。化学沉淀法工艺简单、反应迅速、费用较低，在含铜废水的处理中应用较为广泛。

1.1 水中铜的测定方法

用盐酸羟胺把二价铜离子还原为亚铜离子，在中性或微酸性溶液中，2，9-二甲基-1，10-菲罗啉和亚铜离子反应生成橙黄色络合物，其摩尔比为 2∶1，在 457 nm 处的摩尔吸光系数为 8×103，此反应对亚铜是专一的。生成的橙黄色络合物可被多种有机溶剂（如氯仿—甲醇混合液、异戊醇、戊醇、己醇和甲基异丁基甲酮）萃取，在波长457 nm条件下用氯仿—甲醇混合液萃取效果最佳，甲醇的加入会使络合物的橙黄色加深到至最大限度。在25 mL 有机溶剂中，含铜量不超过0.15 mg 时，显色符合比耳定律。在氯仿-甲醇混合液中，该颜色可保持数日［3］。

1.2 模拟废水的测定方法

（1）取一定量的模拟废水用NaOH 处理，调到一定pH值后，沉淀。

（2）实验中采用的模拟废水含铜量很高，生成较多沉淀，所以采用过滤的方法来取得滤液。取滤液1 mL 加入到125 mL 分液漏斗中，加水至体积为50 mL（相当于处理后废水的浓度被稀释50倍）。然后测定溶液的吸光度。

（3）根据所测定的吸光度值，在标准曲线上查得含铜量，并将查得的含铜量乘以50，得出处理后废水中的实际含铜量。

（4）根据（1）式求出去除率η：

式中η— 去除率；C0—处理前废水中铜的浓度，mg/L；C—处理后废水中铜的浓度，mg/L。

1.3 影响去除效果的因素

该项目主要通过研究pH 值、沉淀时间、温度、絮凝剂用量等条件对去除效果的影响，确定主要因素及其余因素的影响程度，确定最佳去除条件。实验采用含铜量为200 mg/L的模拟废水进行。

1.3.1 pH 值对去除效果的影响在沉淀法中，pH值起到非常重要的作用。调节溶液的pH 值时要按照溶度积规则进行。测试后发现在理论pH 值条件下处理效果并不理想，开始沉淀和达标排放沉淀的pH 值和理论有出入，原因可能是操作中受温度、反应时间、试验设备系统误差等影响。

在pH 值为7.47左右时去除效果最好，pH 值在7.32到7.70这段时，处理后的含铜废水达到国家二级排放标准。但当pH 值自7.47 逐渐增大时，去除率反而下降。原因是：随着pH 值的增加，OH-逐渐增多，会发生以下反应：

Cu(OH)2↓+2OH-=[Cu(OH)4]2-

该反应生成深蓝色的四羟基合铜（Ⅱ）配离子[Cu(OH)4]2-，它的生成减少了Cu(OH)2的沉淀量。实验中铜的去除率随溶液碱性的增强而下降。

1.3.2 沉淀时间对去除效果的影响试验中取含铜量200 mg/L 的模拟废水200 mL，用NaOH 溶液将pH 值调至7.10 左右，沉淀。在没有加入絮凝剂的条件下，将溶液沉淀1 h，2 h，3 h，4 h，5 h，然后在不同的沉淀时间下取上清液1 mL，加入到125 mL 分液漏斗中，加水至体积为50 mL，然后测定溶液的吸光度。根据所测定的吸光度值，在标准曲线上查得含铜量，并将查得的含铜量乘以50，得出处理后废水中的实际含铜量［4］。

去除率随着沉淀时间增加而先增加后减少，在4 h 处去除率达到最大，但是可以看出在一定的pH 值下沉淀时间对去除率的影响不太明显，靠沉淀时间不足以达到排放标准。

1.3.3 温度对去除效果的影响

（1）其他条件不变时，升高温度可增大反应速率。升高温度时，反应物分子的能量增加，使部分来能量较低的分子变成活化分子，反应物中活化分子百分数增多，单位时间内有效碰撞次数增多。

（2）无论是吸热反应还是放热反应，温度升高，反应速率都增大，只是增大的幅度不同，吸热反应增大的幅度大，放热反应增大的幅度小［5］。

1.3.4 絮凝剂对去除效果的影响Cu2+与NaOH 溶液反应生成的Cu(OH)2很难分离。投加絮凝剂后，固体颗粒通过絮凝剂的吸附作用，形成絮状物而迅速沉降。

但是投加絮凝剂太多反而使去除率下降，考虑原因是加入絮凝剂过量会使沉淀粒子周围从开始便被高分子链包围，没有足够空间吸附其他高分子链。导致吸附架桥作用减弱而使絮凝沉淀效果降低。同时絮凝剂价格昂贵，过量浪费。

2 结论

（1）化学沉淀法处理效果好，操作简便，成本低廉，所以用本方法处理含铜污水切实可行。

（2）采用合适的温度可以减少处理废水时烧碱的用量，通过调节两者，能找到最佳的处理效果和经济效果。合理利用温度将会大大的减少处理费用，同时也能取得更好的处理效果。

（3）对于200 mg/L 的含铜废水，最佳的处理条件为：在30 ℃下，选用氢氧化钠将pH 值调到7.47左右，加入聚丙烯酰胺30 mg/L，沉淀时间13 min。处理后的出水可以达到国家二级标准。