蒋义豪, 刘少友, 潘玉虎

中心组合设计优化去除多金属离子矿山污水及其资源化利用

蒋义豪1, 刘少友1, 潘玉虎2

(1. 湖南文理学院 化学与材料工程学院, 湖南 常德, 415000; 2. 黔东南州环境监测中心, 贵州 凯里, 556001)

为净化多金属离子污水, 采用中心组合设计和响应面方法优化了NaOH-Na2CO3复配体系沉淀多金属离子矿山污水的去除效果, 分析了离子沉积效果的原因; 借助XRD、BET等分析手段表征了沉淀物焙烧后所得产物的微观结构及其光催化性能。结果表明, NaOH-Na2CO3复配溶液的优化摩尔比为1︰2.4, 复配液的加入可使多金属离子污水产生协同沉淀效应, 比单一的NaOH与Na2CO3溶液的沉淀效果好, 所排放的清水COD值为35.6 mg/L, 氨氮值为13.74 mg/L, 达到国家污水综合排放I级标准。500oC焙烧后的产物为能隙梯度型半导体金属氧化物(Fe2O3·CdO·Bi2O3·SnO2)与碱土金属碳酸盐(CaCO3·SrCO3)的复合物, 其中金属氧化物有利于光催化效果的提高, 而碳酸盐则起抑制作用。室温下、1 h内, 样品对甲基蓝的光催化降解率依次为BNaOH(76.8%)＞A(49.6%)＞BNa2CO3(5.3%), 沉淀物得到了有效利用。

中心组合; 响应面分析; 沉淀法; NaOH-Na2CO3复配溶液; 甲基蓝; 光催化降解

自上世纪50年代日本发现由汞和镉中毒所引发的水俣病和骨痛病后, 金属污染问题便受到科技界的极大关注[1–2]。研究表明, 金属的毒性主要是通过食物链的迁移和转化, 以破坏或降低机体免疫功能, 而出现的慢性中毒、致癌致畸作用。金属离子通常来自于矿山开采、金属冶炼加工、化工废水排放、农药化肥滥用, 生活垃圾弃置等人为污染行为，以及地质侵蚀、风化等自然行为而进入水中, 尤其是多金属离子并存进入机体产生的独立、相加、协同与拮抗作用[3]所引起的生物富集与放大效应, 会严重危害人类及生物生存。……