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1、收稿日期:基金项目:①国家自然科学基金(40261002,40561006);②黔科合重大专项字[2006]6014;③贵州省优秀青年科技人才培养计划(黔科人合(2005)0513).作者简介:楚文海(1983-),男,山东省济宁人,硕士研究生,主要从事水资源与水环境方面研究.鄢贵权,教授.苏维词,研究员.朱文孝,教授.重金属废水处理新工艺研究楚文海1鄢贵权2苏维词2，3朱文孝2（1贵州大学资源与环境工程学院，贵阳，550003；2贵州科学院，贵阳，550001；3重庆师范大学地理学院，重庆400047）摘要：重金属
2、离子废水对人类及周围环境造成了非常大的危害。为了同时处理含多种重金属离子的废水，本文提出化学沉淀-铁氧体法与天然磁黄铁矿处理法联合处理重金属废水新工艺。本文阐述了利用天然磁黄铁矿与铁氧体分别处理重金属废水的原理，介绍了天然磁黄铁与铁氧体联合处理重金属废水的工艺原理和工艺流程，并通过实验分析了pH值、温度对去除效果的影响，得到了处理重金属废水试验较理想的工艺条件，最后对该联合处理重金属废水新工艺进行了讨论与总结。关键词：天然磁黄铁矿（FeS）、重金属废水、化学沉淀法、铁氧体重金属污染是常见的有毒污染物之一，由于水体、土
3、壤及生物一旦受到重金属离子的污染就很难去除，给环境生态和人类自身造成严重危害。目前处理重金属废水的方法主要有化学法、物理法、生物法等。采用生物处理和其他物理化学方法由于成本高，反应条件要求苛刻等原因，实际上难以得到推广应用。［1］化学法是利用化学反应的作用来去除废水中的溶解物质或胶体物质。主要包括化学沉淀法、中和法、电解法、氧化还原法等。化学沉淀铁氧体法是1973年由日本电气公司（NEC）首先提出的处理含重金属离子废水的一种方法。［2］国内外的研究业已表明,某些天然矿物具有良好的处理重金属废水的性能[3～7],并已成
4、为环境矿物材料的研究方向，近几年的研究结果表明,天然铁的硫化物是治理重金属污染物的天然净化剂[8]。天然铁的硫化物，本身就是一个污染源,常常造成所谓的金属矿山周围的酸性废水污染等。从这个意义上讲,发挥此类矿物治理污染的作用,可以达到以废治废,废弃物资源化的目的。本文提出了上述两种重金属处理方法联用新工艺，并对重金属处理效果进行了实验分析与讨论。1反应机理1.1天然磁黄铁矿（FeS）在天然磁黄铁矿处理重金属废水的初步应用中，其理论基础主要是沉淀溶解平衡。水溶液中,主要成分为FeS的天然磁黄铁矿,存在一个溶解平衡:FeS
5、(固)→Fe2++S2-, Ksp（FeS）=[Fe2+][S2-]=6.3×10-18(18～25℃)(1)当溶液中同时存在Pb2+、Zn2+、Cd2+等重金属时,由于它们的Ksp(MS)＜＜Ksp(FeS),在忽略水解的条件下,溶出的S2-与重金属离子M2+形成MS沉淀,从而使反应可以发生。6M2++S2-→MS(固), Ksp（MS）=[M2+][S2-]＜＜Ksp(FeS)(18～25℃)(2)在整个反应过程中,溶液的酸碱度会影响反应进程,碱性条件有利于反应正向进行。[9]由于FeS产生的S2-与水反应，使p
6、H升高：S2-+H2O→HS-+OH-,有利于反应正向进行。1.2化学沉淀法-铁氧体法铁氧体是一类复合的金属氧化物,其化学通式为M2FeO4或MOFe2O3(M表示其它金属),呈尖晶石状立方结晶构造。铁氧体约有百种以上,最简单而又最常见的是磁铁矿FeO·Fe2O3或Fe3O4。各种铁氧体都具有磁性,磁性的强弱与含铁量有关。铁氧体的各种特性由配入的少量其它金属决定,铁氧体不溶于水,也不溶于酸、碱、盐溶液。形成铁氧体的重要条件是提供足量的Fe2+和Fe3+。作为形成铁氧体的原料,铁氧体中Fe2+:Fe3+=1:2。[11
7、]化学沉淀法-铁氧体法是指向废水中投加铁盐，通过控制工艺条件，使废水中的重金属离子在铁氧体的包裹、夹带作用下进入铁氧体的晶格中形成复合铁氧体，然后再采用固液分离的手段，一次能脱除多种重金属离子的方法。经研究溶液中铁氧体的形成可认为是一二阶段过程，即加碱（OH-）使Fe3+与Fe2+形成氢氧化物沉淀（初期溶胶），然后“络合”生成中间络合物溶胶，这种溶胶最后“脱水”形成尖晶石型铁氧体，反映机理如（3）式所示。氧在其中的作用是调节Fe3+与Fe2+摩尔比，并未直接参与反应。如将任意二阶金属离子M2+取代（3）式中的Fe2+
8、，则该式适用于含各种二价金属离子的废水，由此形成的铁氧分子式为MOFe2O3。根据晶体结构理论，凡离子半径介于0.6～1.0埃的二价金属离子，都有可能取代Fe2+进入铁氧体晶格中而不改变其晶格结构。[14](3)2工艺原理形成铁氧体的重要条件是提供足量的Fe2+和Fe3+。含重金属离子的废水中,一般或多或少地含有铁离子,但大多满足不了生产铁氧体
