回收重金屬廢水用電去離子技術(shù)研究進(jìn)展

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1、回收重金屬廢水用電去離子技術(shù)研究進(jìn)展*王方清華大學(xué)熱能工程系，北京100084摘要:回收重金屬廢水用電去離子（EDI）技術(shù)，是一項電滲析和離子交換相互有機(jī)結(jié)合的膜分離脫鹽技術(shù)。具有連續(xù)運行、無人值守、不用酸堿、環(huán)境友好等顯著優(yōu)點。介紹了國內(nèi)外幾項用于回收含銅和含鎳廢水的研究進(jìn)展，針對重金屬廢水的特點，設(shè)計了以陽樹脂為主的陰、陽樹脂分層填充的裝置，采用這種技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的離子交換技術(shù)，可實現(xiàn)重金屬廢水的回收和利用，達(dá)到閉路循環(huán)，零排放，無污染。關(guān)鍵詞:電去離子；電滲析；膜法水處理；進(jìn)展重金屬廢水是指含有鉻、銅、鎳、鋅等重金屬離子的工業(yè)廢水。機(jī)械加工工業(yè)、礦山冶煉工業(yè)及部分化工企業(yè)，在生產(chǎn)過

2、程中會產(chǎn)生這種廢水。含低濃度重金屬離子（<100mg/L）[1]廢水直接排放會對環(huán)境和人體造成巨大的危害，因此在這種廢水排放之前，必須用離子交換等方法加以處理，或改進(jìn)工藝，實現(xiàn)閉路循環(huán)。這樣，既回收了重金屬，又回收了廢水，達(dá)到零排放。[2，3]近年來，國內(nèi)外不少學(xué)研究者開始嘗試將電去離子（EDI）技術(shù)用于低濃度重金屬廢水，取得了一些進(jìn)展。筆者針對重金屬廢水的特點，提出了以陽樹脂為主的陰、陽樹脂分層填充的EDI技術(shù)，并設(shè)計了實施的裝置，有望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。1回收含銅廢水1.1美國Dillon和Semmens采用U.S.Filter公司和CDI膜堆進(jìn)行了回收低濃度酸性鍍銅廢[4，5]水的研究

3、。這是將制備純水用EDI裝置膜堆改用于回收重金屬的初次嘗試。實驗測試了4個膜堆。這些膜堆濃水室有2個填充陰、陽混合樹脂，一個填充陽樹脂，另一個則不填樹脂；這些膜堆的淡水室均填充陰、陽混合樹脂。實驗用陰、陽混合樹脂均為凝膠型均粒樹脂。2+膜堆預(yù)先用CuSO4溶液飽和，淡水室進(jìn)料溶液中Cu濃度為50mg/L左右。他們在試驗中進(jìn)行了間歇運行和連續(xù)運行的實驗，進(jìn)行了膜堆運行參數(shù)的考察。實驗結(jié)*作者簡介：王方（1938~），男，浙江平湖人，1962年畢業(yè)于清華大學(xué)，教授。電話：010-62786321E-mail:wangfang@mail.tsinghua.edu.cn果表明，這些膜堆都可獲得高

4、質(zhì)量的純水和一定濃度的濃水。實驗顯示了制備純水用EDI膜堆可用于鍍銅廢水的處理，有良好的應(yīng)用前景，但尚需用實踐檢驗。2+1.2天津大學(xué)管山曾發(fā)表了“電去離子（EDI）過程及其用于水中Cu離子的脫除和濃縮的[6][7]研究”博士學(xué)位論文及研究快報。他在研究中使用的濃水部分循環(huán)的一級兩段6個膜對2的兩級EDI膜堆，膜堆的有效面積為135cm，淡水室填充有陰、陽混合大孔樹脂，其體積比為1∶1。2+試驗用水中Cu濃度為50mg/L的試驗用水。在一定的操作條件下，經(jīng)該EDI膜堆處2+理后，膜堆淡水室產(chǎn)品水的電阻率可達(dá)2.2～5.6M?·cm，所含Cu濃度低于儀器的檢測2+限度。脫除率>99.99％

5、，濃水中Cu濃度可達(dá)800～1200mg/L。2+研究中曾發(fā)現(xiàn)Cu的同名離子遷移導(dǎo)致的陰極上金屬銅的還原、陰極反應(yīng)造成濃水室Cu(OH)2沉淀及水回收率很高條件下濃水室陰膜表面Cu(OH)2沉淀等問題。2回收含鎳廢水[8]2.1浙江大學(xué)陳雪芬曾發(fā)表了“電去離子技術(shù)處理重金屬電鍍廢水”碩士學(xué)位論文。他采用一個自行設(shè)計的5隔室EDI裝置，從左到右，各隔室分別是陽極室、填陽樹脂室、濃水室、填陰樹脂室和陰極室。填陽樹脂室兩側(cè)分別用陽膜與陽極室和濃水室隔開，填陰樹脂室3兩側(cè)分別用陰膜與濃水室和陰極室隔開，陰、陽極室的容積各為273cm（19.5×7×2），均3內(nèi)置19×6cm大小的釕網(wǎng)電極，填陽樹

6、脂室、濃水室和填陰樹脂室的容積各為200cm左右。2膜的有效面積為136.5cm（195×7），膜間距為1cm，膜堆為板框式，隔板間用硅橡膠圈密封。這種改進(jìn)后的裝置適用于含重金屬電鍍漂洗水的處理和循環(huán)利用，并徹底解決了用制備純水用EDI裝置容易出現(xiàn)氫氧化物沉淀問題。2+進(jìn)行了間歇運行和連續(xù)運行，得出鎳的去除效率達(dá)到98％以上，進(jìn)料的Ni濃度為100mg/L，濃水的濃縮系數(shù)可達(dá)12～14。整個過程的平均電流效率為34％。[9]2.2最近，南開大學(xué)盧會霞等人也報導(dǎo)了用EDI工藝回收鍍鎳廢水的實驗研究工作。試2+2+驗表明，當(dāng)進(jìn)料Ni含量為55mg/L時，鎳的去除率可達(dá)99％以上。淡水室出水中

7、的Ni2+含量<0.05mg/L，其電阻率穩(wěn)定在2.02～2.59MΩ·cm。濃水中的Ni含量高達(dá)1263mg/L。該試驗研究，再一次證實，EDI技術(shù)可應(yīng)用于回收低濃度含鎳廢水，同時實現(xiàn)鎳和純水的回收利用,這為電鍍和電子線路板行業(yè)的清潔生產(chǎn)和閉路循環(huán)提供了一種更新?lián)Q代的新技術(shù)。3回收重金屬廢水[10]筆者在2001年實施印刷電路板行業(yè)廢水回用處理工程時就采用了EDI技術(shù)回用廢水。最近，針對電鍍廢水和印刷電路板行業(yè)廢水的特點，并依據(jù)1