络合陶瓷膜耦合技术实现含铜废水资源化研究

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1、络合陶瓷膜耦合技术实现含铜废水资源化研究第一章绪论1.1研究背景1.1.1重金属废水污染现状我国是一个水资源匮乏的国家，人均淡水资源还不及世界人均淡水资源的1/4[]。目前，全国600多个城市中，有400多个城市供水不足，其中110个城市严重缺水，全国年缺水量达500多亿立方米，不少河流甚至出现多次断流的情况，这严重影响了沿江居民的用水需求[]。水利部《21世纪中国水供求》预测2010年后，我国将开始进入严重缺水期，至2030年，我国将出现缺水高峰，水资源短缺已经成为制约我国经济和社会发展的瓶颈。我国水资

2、源短缺形势严峻，其中环境污染引发的质量型缺水十分严重[.]。2008年，我国废水排放总量达572亿吨，其中工业废水约占40%。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河这七大水系水质总体为中度污染，全国118座大城市中，97.5%的城市浅层地下水受到不同程度的污染，其中受到重度污染的约占40%[]。重金属废水是一种常见的、排放量较大的工业废水。重金属废水的排放，一方面造成了水资源的流失与金属资源的浪费，另一方面重金属废水造成的环境污染，对居民的身体健康构成严重威胁。我国重金属废水污染情况十分严重，江河湖库

3、底质的污染率高达80.1%[.]，城市河流重金属超标现象严重，其中35.11%的河段的总汞、18.46%的河段的总镉的含量超过Ⅲ类水体标准，25%的河段还出现了铅含量超标的样本。重金属废水经河流最终进入大海，随之导致部分海域出现重金属超标现象。对我国近岸海域海水采样分析，其中铅的超标率将近62.9%，最大值超一类海水标准值49.0倍，铜的超标率达到25.9%，也出现了汞、镉的含量超标现象[.]。重金属废水已成为对环境危害最严重的工业废水之一，排放在水体中的重金属对居民的生活与健康都是巨大隐患。因此，保护水

4、资源、治理重金属废水污染已经刻不容缓。1.1.2重金属废水的危害重金属废水主要于矿山开采、机械加工、金属冶炼、电镀、皮革加工、化工等企业。随着工业的发展，人类对重金属的应用需求越来越多，由此产生的废水中重金属的种类、数量都大大增加。重金属废水是一种危害性大、流动性强、不被生物降解的工业废水，进入水体后，部分重金属被水生植物、鱼类吸收，在体内富集，然后通过食物链危害人体健康；其它大部分重金属被水体中各种胶体等微粒吸附，聚集沉降于水体底部[]。重金属废水具有长期危害性，而且难以治理，不仅造成了资源的浪费还严重

5、威胁到人类和其它生物的生存环境。（1）含铜废水的危害铜不仅仅是人类生产生活中不可或缺的有色过渡金属之一，也是人体必需的微量元素，铜对人体造血、酶的活动、细胞生长以及内分泌腺功能有着重要影响。然而含铜废水若排放到自然水体中，即使是低浓度含铜废水也会对生物和人体健康构成潜在威胁[]。水体中铜的含量达到0.01mg/L时，水体的生化耗氧过程会受到明显抑制，直接影响到水体的自净能力；浓度达到0.1~0.2mg/L时可导致鱼类死亡；超过3.0mg/L时水体会产生异味。人体若摄入过量的铜，会刺激消化系统，产生呕吐、腹

6、痛，长期如此容易引发黄疽肝炎、肝硬化、胃肠炎、癌等疾病[]；皮肤若接触高浓度的铜化合物，可引发皮炎、湿疹。（2）含镍废水的危害镍是工业生产中广泛使用的重金属之一。镍及其化合物可通过多种途径进入人体对多器官构成危害，主要蓄积在大脑、肺、脊髓、五脏等重要器官，其中以肺为主，抑制酶系统。人体摄入较大量的含镍化合物时,会刺激肠胃,发生腹渴、呕吐、脱水等症状[]。镍可以引起皮肤发炎和神经衰弱；还可以影响心血管功能，引起心肌传导功能改变；可以导致生育能力降低，具有致畸和致突变作用。（3）含铬废水的危害铬是人体必需的微

7、量元素，在水溶液中一般以三价和六价态存在。三价铬对人体几乎不产生有害作用，未发现引起工业中毒的报道，是一种对人体有益的元素，具有激活胰岛素调节血糖的作用；而六价铬可在生物体内蓄积，是有毒的，毒性比三价铬高近100倍，对皮肤、呼吸系统以及对内脏具有破坏作用，而且具有强氧化作用，慢性中毒往往以局部损害开始，通过呼吸道、皮肤、黏膜等侵入生物体，导致鼻炎、咽炎和喉炎、支气管炎甚至鼻癌、肺癌[]。（4）含汞废水的危害汞是在常温、常压下唯一以液态存在的金属，广泛应用在制造工业用化学药物以及在电子或电器产品。汞常温下易

8、蒸发形成蒸汽，蒸汽吸附性强有剧毒。汞可以在生物体内积累，排泄时间慢，很容易被皮肤、呼吸道和消化道吸收，还可以破坏中枢神经系统，对口、粘膜和牙齿有不良影响，日本发生的“水俣病”，就是由金属汞污染引起的[]。（5）含铅废水的危害铅分布广、容易提取很早就得到人类的广泛应用，但是从20世纪80年代年中开始，铅的应用开始骤然下降，主要原因是铅的生理作用和它对环境的污染。水体中的铅过量会导致水生物的中毒甚至死亡；人体中的铅主要是通过消化道