王风贺1，王国祥1，王志良2，李时银1，陆继来2，张利民2,3
(1.南京师范大学环境科学与工程系，江苏南京210042;2.江苏省环境科学研究院，江苏南京210036;3.江苏省太湖水污染防治办公室，江苏南京210013)
摘要：以XMT作为重金属离子捕集剂，进行了电镀废水Cu2+的捕集研究，探讨了XMT加入量、pH、絮凝剂加入量及反应时间等因素对Cu2+捕集效率的影响。结果表明，质量分数为10%的XMT加入量2.0 mL、pH=3～12、质量分数为0.01%的PAM絮凝剂加入量1.0 mL、反应时间 10～30 min等优化工艺条件下，Cu2+去除率在99%以上，残余Cu2+质量浓度小于0.05 mg·L-1，出水满足 GB 21900-2008一级排放要求。
关键词：电镀废水;重金属捕集剂;Cu2+
中图分类号：X781.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)10-0100-003
目前我国的电镀厂、电镀点约有1万家，年排放4×109 m3的废水，其中约有50%未达到国家排放标准。电镀废水中含有Cd2+、Cr3+、Cu2+、 Ni2+与Zn2+等有害离子，由于这些离子在水性环境中的高溶解性，因此均可以在食物链中富集，容易被有机体吸收，可能在人体内累积，当含量超过一定程度时，将对人体健康造成损害。
电镀废水的处理方法有沉淀法、离子交换法、铁氧体法、电渗析法、吸附法、氧化还原法和生物法等，其中沉淀法具有投资少、处理成本低、操作容易掌握等特点，能承受大水量和高含量负荷冲击，可适用各类电镀废水治理。
XMT 是一类二硫代氨基甲酸盐重金属离子捕集剂，在线路板(PCB)废水及其他重金属废物的治理中取得了较好的效果。本研究以XMT作为重金属离子捕集剂，进行了电镀废水Cu2+的捕集研究，重点研究了XMT加入量、pH、絮凝剂加入量及反应时间等因素对Cu2+的捕集情况，为该重金属捕集剂的工程实践提供较为全面的技术依据。
1·试剂与仪器
1.1主要试剂
氯化铬(CrCl3·6H2O)、硫酸锌(ZnSO4·7H2O)、氯化镍(NiCl2·6H2O)、硫酸铜(CuSO·45H2O)等，均为分析纯;聚丙烯酰胺(PAM)，工业品;XMT，自制。
1.2主要仪器
721型分光光度计，PHS-2C型精密酸度计，JBZ-14型磁力搅拌器。
1.3试验步骤
在含铜电镀废水中，控制废水的pH，加入XMT混合，加入PAM搅拌反应一定时间后，静置，待絮体下沉形成清液后过滤，用721型分光光度计测定滤液中残余Cu2+含量。
1.4 Cu2+含量标准曲线与显色反应时间
按文献[7]绘制Cu2+含量标准曲线，如图1所示。
图2为Cu2+的质量浓度为5 mg·L-1显色时间试验曲线，从加入显色剂起计时，间隔一定时间测量吸光度A，得到吸光度-时间曲线。
由图2可知，20 min时显色反应完全，故选取为20 min本反应显色时间。
2·结果与讨论
2.1 XMT加入量对捕集效果的影响
取50 mL含Cu2+质量浓度为100 mg·L-1的硫酸铜溶液，在原水的pH下加入一定量XMT混合，慢搅10 min后，静置沉淀、过滤，测定滤液中Cu2+的含量。试验结果见表1。
由表1可知，当XMT加入量小于2.0 mL时，去除率随着加入量的增加而增加;当加入量大于1.6 mL时，去除率达到99.57%以上，剩余Cu2+含量可以达到GB 21900-2008排放要求[8]。
2.2絮凝剂加入量对捕集效果的影响
根据XMT加入量试验结果，选择投加2.0 mL的XMT，配置质量分数为0.01%的PAM溶液为絮凝剂，调节絮凝剂加入量分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL，进行PAM对捕集效果的影响试验，结果见图3。
由图3可知，对于含Cu2+废水，当质量分数0.01%的PAM溶液加入量小于1.0mL时，去除率随着PAM投加量的增加而增加;大于1.0 mL时，由于形成胶体的“再稳”现象，去除率反而下降。总之，当加入PAM溶液量大于0.5 mL时去除率均在99.9%以上，均可以达标排放。
由于XMT在处理含Cu2+废水时捕集产物的性能很强，故在试验中无需加入絮凝剂也有较好的处理效果，但在加入絮凝剂后，增强了捕集产物的沉降性能，提高了沉降速度，从而大大缩短了絮体的沉降时间。
2.3 pH对捕集效果的影响
目前重金属废水处理采用的化学法多在碱性条件下进行，故需消耗大量的碱液用于调节溶液pH，使处理费用增加。试验选取2.0 mL XMT的投加量，絮凝剂与XMT加入体积比为2:1，然后对原水依次调节、搅拌、静置，过滤，测定滤液中重金属含量，试验pH对XMT除铜效果的影响，结果见图4。
由图4可知，pH对Cu2+及其配合物的去除率有一定程度的影响。对Cu2+废水，当pH在3～12时，去除率较好，基本都达到99%以上，达到国家排放标准。当pH小于3时，混合液澄清，无沉淀生成;当pH大于6.5时，观察到Cu(OH)2蓝色沉淀。故当废水在酸性条件下时，无需调节pH即可将Cu2+ 去除，弥补了传统中和沉淀法的不足。
2.4反应时间
取50 mL Cu2+质量浓度为100 mg·L-1的硫酸铜溶液，分别选择优化的pH、XMT加入量2.0 mL、絮凝剂加入量1.0 mL，控制反应时间5～30 min，测定搅拌时间对捕集效果的影响。结果如图5所示。
由图5可知，对于重金属离子及其配合物，反应时间是其影响因素，但不是主要因素，去除率与反应时间的长短无太大关系。在调节好XMT加入量、pH、絮凝剂加入量以后，反应时间为10～30 min时，其Cu2+去除率均在99%以上，残余Cu2+的质量浓度小于0.05 mg·L-1，均能达到国家排放标准 [8]。
取苏州某公司的电镀废水为试验水样，以检验XMT处理工业含铜电镀废水的效果。测得该水样中Cu2+的质量浓度为 127.7 mg·L-1，pH为5.1。加入一定体积质量分数为10%的XMT，反应10 min后静置过滤，取上清液测定其中残余Cu2+含量，结果见图6。
由图6可知，对于工业含铜废水，当质量分数为10%的XMT加入量大于0.3 mL时，残余的Cu2+质量浓度小于0.3 mg·L-1，可以达到国家排放标准。
3·结论
以 XMT为重金属离子捕集剂，进行了电镀废水Cu2+的捕集试验，结果表明，质量分数为10%的XMT加入量为2.0 mL、pH=3～12、质量分数 0.01%的PAM溶液为絮凝剂加入量1.0 mL、反应10～30min等优化条件下，Cu2+去除率在99%以上，残余Cu2+质量浓度小于 0.05 mg·L-1，出水满足国家一级排放标准。XMT重金属捕集剂对Cu2+的捕集性能优异，在电镀废水处理中具有良好的应用前景。
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[7]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2002
[8]GB 21900-2008电镀污染物排放标准[S].
