去电离子技术在金属废水处理中的应用与研究进展【摘要】：电去离子（EDI）技术是由电渗析和离子交换相互有机结合的膜分离脱盐技术。其具有连续运行、不用酸碱、环境友好等显著优点。作者介绍了国内外采用电去离子技术回收含铜和含镍废水的研究进展，针对重金属废水的特点，设计了以阳树脂为主的阴、阳树脂分层填充的电去离子装置，采用该技术代替传统的离子交换技术，可实现重金属废水的回收和利用，达到闭路循环、零排放、无污染的目的。【关键词】：电去离子；电渗析；膜法水处理；中金属废水电去离子技术是结合离子交换膜和离子交换树脂,在直流电场的作用下同时实现连续除盐以及树脂的连续再生的新分离技术,它具有高效、节能、节水、环境友好等显著优点早在20世纪50年代初,就提出了在淡水室中填充离子交换树脂的填充床电渗析概念,其后的半个世纪里,众多的研究者为之付出了坚持不懈的努力,使该技术于80年代末初步成熟近年来,EDI的技术水平、生产规模和产业化程度迅速提高,在电子、制药、发电、石化等众多工业领域获得了大规模的推广应用,渐成纯水技术的主流此外,在将EDI用于初级纯水制备、水软化、低浓度重金属离子废水处理等方面,也开始有了一些新的研究报道这表明EDI这一技术革新在水处理领域有着更为广阔的前景。重金属废水是指含有铬、铜、镍、锌等重金属离子的工业废水。机械加工业、矿山冶炼业及部分化工企业在生产过程中会产生重金属废水。该种废水经各种初步处理后重金属离子的浓度<100mg/L，但这种低浓度重金属废水若直接排放也会对环境和人体造成巨大的危害。因此，需再用离子交换等方法对其处理才能达标排放。或是改进工艺、实现闭路循环，一方面回收重金属，另一方面废水经处理又可得到纯水，达到零排放。近年来，国内外一些研究者开始尝试将电去离子（EDI）技术用于低浓度重金属废水的处理，取得了一些进展。笔者针对重金属废水的特点，提出了以阳树脂为主的阴、阳树脂分层填充的EDI技术，并设计了实施的装置，有望实现产业化应用。1重金属废水来源及处理方法重金属废水主要来源于电镀、机械加工、矿山开采业、钢铁及有色金属的冶炼和部分化工企业。由于重金属在环境中的不可降解性及其对人类和环境的危害,因此对于重金属废水的排放必须符合有关排放标准。目前,世界各国重金属废水处理方法主要有三类:第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法,包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等。第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。在所有处理方法中,化学沉淀法对重金属废水的处理具有较好的适应性,因此被广泛应用于重金属废水的处理过程中。化学沉淀法就是向废水中投加沉淀剂,使重金属离子形成碳酸盐、氢氧化物和硫化物等沉淀,重金属离子以含水金属氧化物、氢氧化物,硫化物等形式从废水中分离出来,从而使得废水得以净化的方法。常用的沉淀剂有石灰、氢氧化钠、硫化钠等。在采用化学沉淀法处理重金属废水时,处理过程受pH值、温度、搅拌及重金属离子浓度等条件的影响,沉淀物从废水中脱除后,出水中重金属离子浓度在几mg/L,一般能满足污水排放标准的要求。采用化学沉淀法处理重金属废水时,会产生大量的重金属污泥,需要妥善处理或处置。如工业废水含011g/L的Cu2+、Cd2+、或Hg2+能分别产生10倍、9倍、和5倍重金属盐含量的污泥;如处理1kg铬酸盐,则会产生6kg污泥。在采用石灰做沉淀剂时,不适合处理废水量大、重金属离子浓度低的废水。2EDI的工作原理2.1离子交换除盐过程离子交换是水中的离子和离子交换树脂上的功能基团所进行的等电荷反应。它利用阴、阳离子交换树脂上的活性基团对水中阴、阳离子的不同选择性吸附特性,在水与离子交换树脂接触过程中,阴离子交换树脂中的OH同溶解在水中的阴离子(例如Cl等)进行交换,阳离子交换树脂中的H同溶解在水中的阳离子(例如Na等)交换。...
