实验室含铅、镉废水的处理方法探究
李钟玮 于 凤 王尚军
（大庆市环境监测中心站，黑龙江 大庆 163316）
摘要 报道了利用新型的环境矿物材料——羟基磷灰石处理实验室高浓度铅、镉污水的方法，该方法与《环境水质监测质量保证手册》中的消石灰处理法相比具有去除速度快、经济有效、无二次污染和安全环保等显著优点。并采用消石灰处理法对一次处理后的废水的上清液进行二次处理，能使实验室含高浓度的铅、镉废水，在处理后达到地表水三级质量标准。
关键词 环境矿物材料 羟基磷灰石 实验室 含铅废水 含镉废水
Treatment of the wastewater containing lead and cadmium from the laboratry Li Zhongwei，Yu Feng，Wang Shangjun.（Daqing Environmental Monitoring Central Station，Daqing Heilongjiang 163316）
Abstract：The method on how to use hydroxyapatite (Hap) ,a new environment mineral material treating high concentration lead and cadmium wastewater,was introduced.Compared with the method in “The environment water quality monitoring quality assurance manual”.It has obvious advantages，such as economically effective ,safe and environmental protection ,no secondary pollution ,quick removal speed ,etc. After the lead and cadmium had been removed the wastewater was then treated with calcium hydroxide.The effluent can meet the 3rd standard of the surface water.
Keywords：Environment mineral material Hydroxyapatite (Hap) Laboratory Lead-containing wastewater Cadmiumed-containing wastewater
铅、镉是废水排放标准中严格控制的第一类污染物，这类物质能在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远的不良影响。《污水综合排放标准》（GB 8978－88）规定了车间或处理设施排放口排水的最高容许排放浓度，随着我国工业和经济的发展，江河、湖库、地下水都不同程度地受到了污染。
近年来,环境矿物材料以其经济、有效和无二次污染等特点,在重金属废水处理和土壤修复方面显示出了众多优势,可替代传统的铅镉污染处理方法[1]。叙述了应用一种新型环境矿物材料羟基磷灰石(Hap)处理实验室铅镉废水方法并提出了一些建议。
1 Hap作用机理
Hap为四面体六角晶（见图1），在水中的溶解度为0.4 mg/L，分子式为Ca10(PO4)6(OH)2，动物骨、牙的主要无机组分,也是合成生物材料的重要原料。近来年,日本铃木乔等发现,水溶液中的某些阳离子可保留在合成的Hap上,其行为类似于水溶液中阳离子与磷灰石晶格中Ca2+之间的离子交换反应,而不仅仅涉及表面吸附过程.对溶液中离子的去除顺序为Pb2+>Cd2+>Zn2+>Mn2+>Hg2+[2,3]。介质的pH是影响Hap去除金属离子行为较为复杂的因素之一，它决定了水溶液中金属离子的赋存状态及Hap的溶解特性与表面性质等，而这些因素与Hap的去除金属离子行为密切相关。络合平衡计算，铅、镉离子在不同pH时具有不同的型体及分布系数。Hap在空白溶液中的表面电动电势ζ为负值，且随pH的增加其电负性增大。由此可知Hap去除金属离子的作用机理是表面络合与表面电位吸附。同时Hap溶解性不仅与溶液中酸性呈正相关，在含金属离子溶液中溶解时，还包括离子交换模型，即溶液中的重金属离子与Hap中的钙离子发生交换作用。从溶解特性的角度推测：Hap去除重金属离子过程中存在有离子交换作用机理。所以其主要的去除机理包括吸附、表面络合、溶解－沉淀以及重金属离子与晶格中之间的离子交换作用。一般而言，被吸附的重金属离子可固化在晶格中而不出现解吸，因此不会产生二次污染。
图1 Hap的化学组成和结晶构造
2 实验与结果
2.1 实验设备
日本岛津AA6800原子吸收分光光度计；铅、镉空心阴极灯。
2.2 Hap的合成
将市售化学纯的Ca(OH)2和Ca3(PO4)2粉末按1∶1摩尔比均匀混合后，盛入瓷舟中，置于管式电阻炉内稳定的高温带上，在1 100 ℃、常压下煅烧2 h，从燃烧管的一端通入稳定流量的水蒸气。反应结束后，冷却反应产物，并用4%的NH4Cl溶液洗去残余的Ca(OH)2,得到纯度很高的Hap[4]。
2.3 实验数据结果分析
在室温为25 ℃时，取初始浓度为10 mg/L的实验室含镉废水每份各100 mL，初始质量浓度为200 mg/L的实验室含铅废水每份各250 mL，加入盐酸或氢氧化钠调不同的pH后，不同剂量Hap，开始计时并搅拌，60 min后停止搅拌，静止30 min后倾取处理后样品的上清液，加优级纯硝酸调pH<2，用岛津AA6800型原子吸收分光光度计，用火焰分光光度法测定上清液的浓度，结果见表1。
表1 Hap对实验室废水中铅镉离子的吸附试验
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样品
编号 |
介质的
pH |
HAP用量
/g |
处理后样品
/（mg·L-1） |
样品
编号 |
介质的
pH |
HAP用量
/g |
处理后样品
/（mg·L-1） |
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Cd-1
Cd-2
Cd-3
Cd-4
Cd-5
Cd-6
Cd-7
Cd-8
Cd-9
Cd-10
Cd-11
Cd-12 |
2.0
2.0
2.0
4.0
4.0
4.0
6.0
6.0
6.0
8.0
8.0
8.0 |
0.4
0.5
0.6
0.4
0.5
0.6
0.4
0.5
0.6
0.4
[来源：来宝网]
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