改性沸石处理含铅废水的研究.docVIP

第一章 绪 论 水是人类非常宝贵的自然资源，是人类生存必不可少的物质之一。随着人口的不断增加和工业的迅速发展，水资源短缺问题已成为重点问题。我国是人口大国，淡水资源占有量仅为世界人均占有量的五分之一，所以我国水资源短缺问题严重，而目前我国又正处于工业蓬勃发展的时期，取得社会主义现代化建设的同时，严重的水污染问题也随之而来。当前，我国工业排放的废水量大且超标，严重的水体污染不仅破坏生态环境，而且直接影响了居民日常生活，同时对企业自身的可持续发展产生了不利因素，含铅废水就是其中之一。 根据国家环保局发布的《2008年环境状况公报》[1]，2008年全国地表水污染严重。长江、珠江、松花江、黄河、淮河、辽河和海河七大水质总体与上年持平，水质总体为中度污染。这其中，工业废水中重金属离子如铅、汞、铬等对人体和环境的危害尤为严重。像油漆、印刷、蓄电池等行业都在消耗铅，与此同时，铅又导致对土壤、大气以及水资源的污染。铅和可溶性铅盐都是有毒的，含铅废水对人体健康和农作物生长的危害严重。近几十年来，电镀、制革、采矿等许多工业排放的三废增加了环境中铅污染负荷，超出了环境的自净能力，导致土壤、湖泊甚至海洋都出现了不同程度的铅污染。对含铅废水进行有效处理、对铅污染的水域、土壤进行修复成为环境治理中越来越突出的问题。因此，我国的含铅废水处理压力大、任务重、需要高效、先进的水处理技术。 1.1含铅废水的危害 铅是一种金属，在现代工农业生产中被使用广泛，同时又是一种分布广、有蓄积性的环境污染物，含铅废水的主要来源是电镀、冶炼、铸造、采矿、染料、电池、石油、机械、印刷等行业排放的工业废水。其中，电池工业是含铅废水的最主要来源， 据报道，每生产一个电池造成铅损失为4.54～6810mg，按照国家规定，含铅废水总铅含量在车间排放口必须达到第一类污染物最高允许浓度，排放标准，即1mg/L。据国家环保部的每年统计结果表明[2]，我国七大水系、主要城市河流及湖泊水库中均在一定程度上存在铅和铬的污染现象，而在长江水系中，其近岸水域也早已受到严重的铅等重金属元素污染。 含铅废水的大量排放将直接造成土壤、大气及水体的污染。经过人体的呼吸道和消化道被吸收，对中枢和周围神经系统、血液及造血系统和肾脏造成危害。 据统计[3]，人体平均每天铅的摄入量大约0.3mg，但如果每千克体重的铅摄入量为5mg 时就可能引起急性铅中毒现象，且儿童发生铅中毒的机会要远远高于成年人。举个列子[4]在甘肃，2006 年天水市因一个村庄中的两座铅锌矿厂排放的含铅废水造成该村50名孩子集体铅中毒现象，同时该污染还威胁到该市数十万的居民生活用水。慢性铅中毒的人最初只感到疲倦、食欲不振、体重减轻等；当慢性中毒进一步发展时，就会出现耳鸣、视力障碍、头疼、贫血、精神错乱等。而急性铅中毒会使消化系统和神经严重受损，短期内即可对身体造成巨大伤害。徐立红等[5]研究认为，铅对人体的危害主要表现在四个方面：a.容易引起身体一些遗传物质的变异；b.造成青少年行为能力和认知能力的变化；c.对人体的某些器官具有严重的致癌和致突变性；d.能够促使身体某些细胞的死亡。 1.2 含铅废水的处理方法 1.2.1 化学沉淀法是将离子铅转化为不溶性铅盐与无机颗粒一起沉降，常用的吸附剂有沸石、粘土、粉煤灰、微生物等。按工艺的不同吸附法又可以分为物理吸附、化学吸附以及生物吸附。它的优点是处理后的水体可以达到国家规定的排放标准；但大量的铅盐污泥容易造成二次污染，并且化学沉淀法具有处理量小、占地面积大、选择性差等缺点。刘延慧等[6]用活性炭吸附处理含铅废水，在pH=5.0~6.0,m(铅)：m(活性炭)=1：400，接触时间80min的条件下处理含铅质量浓度≤100mg/L的铅含量废水时，Pb2+的去除率为99%。许兴有等[7]用粉煤灰沸石为吸附剂处理含铅废水，在铅与沸石用量之比为1：400，pH为7～10，接触时间为30min的条件下处理Pb2+进水浓度为50～125μg/mL的含铅废水，处理效果达到98%以上。 1.2.2 生物法主要是利用生物体本身的特性和化学结构来吸附废水中的重金属离子，然后通过将生物吸附剂与水溶液分离，从而达到处理废水的目的。生物法吸附可分为死体吸附和活体吸附两种，对金属来说，死体吸附具有更强的结合性，且无需供应细胞生长的营养及不受环境的影响[8]。因而死体吸附将具有更大的应用潜在价值。该法以其原材料来源丰富、吸附速度快、成本低、选择性好、吸附量大、无毒、无害、无二次污染等特点正受到越来越多的重视。 1.2.3 电解法是利用电解的基本原理，让废水中有毒的铅离子包括其它重金属离子在阴极表面进行还原反应，这些重金属离子变为金属沉积于电极表面，从而使浓度得到降低。该方法的优点在于处理废水过程中无需加入化学药品，处理简单、污泥量