土壤質(zhì)量能否合格,必需相關(guān)于其用處或產(chǎn)出物,如水稻、小麥、果蔬等而言。簡單來說,同一塊農(nóng)用地,種植水稻可能保證不了食品平安,但種植牧草是可用來飼養(yǎng)牛羊的。
我疆土壤中重金屬元素的含量普遍偏高,以其為生長基質(zhì),種植的水稻、小麥、蔬菜等農(nóng)作物的重金屬含量也有可能超標(biāo)。但大量實測數(shù)據(jù)標(biāo)明,這兩者之間沒有穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系。也就是說,按目前的監(jiān)測辦法,土壤中重金屬含量較高,其上生長的農(nóng)作物質(zhì)量有可能是合格的。另一種情形是,有些土壤的重金屬含量并不高,但由于農(nóng)作物種類自身有較強的重金屬富集才能,收獲物反倒可能重金屬超標(biāo)。
如今我們認(rèn)識到,土壤質(zhì)量能否合格,必需相關(guān)于其用處或產(chǎn)出物,如水稻、小麥、果蔬等而言。簡單來說,同一塊農(nóng)用地,種植水稻可能保證不了食品平安,但種植牧草是可用來飼養(yǎng)牛羊的。
由此可見,拋開應(yīng)用方式或不分離收獲物質(zhì)量來談土壤質(zhì)量規(guī)范是不精確的,特別是對農(nóng)用地。只要在重復(fù)試種多種類都不能收獲質(zhì)量合格的農(nóng)產(chǎn)品后,才干認(rèn)定其失去了農(nóng)用價值,要采取修復(fù)管理或土地性質(zhì)變卦等措施。正是由于判別土壤質(zhì)量能否平安觸及諸多要素,作出結(jié)論要謹(jǐn)慎,但同時也給土地平安應(yīng)用提供了多個出口。對每一塊土地,在經(jīng)過必要的修復(fù)管理后,才干肯定恰如其分的佳應(yīng)用方式。
不斷以來,重金屬總量監(jiān)測是初步判別土壤質(zhì)量情況的主要根據(jù)。但是,對原始土壤的剖析結(jié)果標(biāo)明,除鎘與土壤固相的分離相對松懈,可交流態(tài)比例較高,到達20左右,遷移活性和生物可應(yīng)用性較強外,銅、鉛和鋅等重金屬散布以其他形態(tài)為主。也就是說,土壤中的鉛等重金屬,雖然其總含量很高,但能為農(nóng)作物吸收應(yīng)用的比例并不高,反而相對平安。
重金屬總量剖析采用的是強的酸崩潰系,能把各種形態(tài)的重金屬元素完整釋放出來,這是個化學(xué)過程,以到達大檢出量為目的。但就農(nóng)業(yè)消費而言,檢測出固定在晶格中的重金屬是意義多大有待講究。
而化學(xué)試劑浸提法在理論中比擬常用。經(jīng)典的化學(xué)試劑浸提辦法包括水提取、酸提取、中性鹽提取、結(jié)合試劑或者絡(luò)合劑提取、連續(xù)提取等。由于各種提取辦法的原理不同,提取效率和適用狀況也都不一樣,結(jié)果的差別性較大。但曾經(jīng)展開的局部工作標(biāo)明,重金屬有效態(tài)與農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量的相關(guān)性遠(yuǎn)好于總量統(tǒng)計結(jié)果。由此可見,監(jiān)測土壤中的重金屬有效態(tài)有助于進一步進步判別土壤污染程度的精確性。
電鍍行業(yè)是我國國民經(jīng)濟快速發(fā)展的重要驅(qū)動力之一,它涵蓋航天飛行、國防建設(shè)、生活生產(chǎn)等方面。在電鍍工藝的生產(chǎn)過程中,有大量廢水產(chǎn)生,由于電鍍的特殊性,廢水中的重金屬含量高、毒性大。
選擇操作簡單、經(jīng)濟合理的處理方法是將電鍍廢水變廢為寶、合理利用的首要條件。
目前處理電鍍廢水的方法可以概括為化學(xué)法、物化法與生物法,其中化學(xué)法主要包括化學(xué)沉淀法、氧化還原法、中和法,物化法主要包括離子交換法、膜分離法、電解法和吸附法,生物法主要是活性污泥法。
電解法是指電解質(zhì)溶液在電流的作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),從而去除重金屬污染物的方法。
廢水在進行電解時,在電流的作用下陰極釋放出電子,使廢水中的某些陽離子因得到電子而被還原,因此陰極在電解過程中起還原劑的作用;陽極得到陰極失去的電子,使廢水中的某些陰離子失去電子被氧化,因此陽極在電解過程中起氧化劑的作用。
廢水中的重金屬在電解槽的陰極被還原,產(chǎn)生不溶于水的沉淀,從而降低了廢水的毒性,達到排放標(biāo)準(zhǔn)。
電解法處理電鍍廢水時使用低壓直流電源,不消耗化學(xué)試劑,操作易行,管理方便,是目前電鍍廢水處理方法中較為成熟的一種工藝,具有良好的發(fā)展前景。
電解法常用于電解電鍍行業(yè)產(chǎn)生的重金屬廢水以回收金屬,已經(jīng)取得了較好的處理效果。
本文介紹了三種典型的含重金屬電鍍廢水——含鉻廢水、含銅廢水與含鎳廢水利用電解法處理的研究進展,通過查找文獻對近幾年的研究現(xiàn)狀進行總結(jié)、分析,發(fā)現(xiàn)電解法存在的問題并提供相應(yīng)的建議,以期使工程人員、科研人員對電解法處理電鍍廢水有全面的認(rèn)識,為實際工程的應(yīng)用以及科研提供一定的參考。
1 電解法處理含鉻廢水
鉻是一種變價元素,其化合物以二價、三價和六價的形式存在,毒性的是六價鉻。六價鉻被列為對人體危害大的8種化學(xué)物質(zhì)之一,對人體具有“三致”作用。
雷英春采用自制有機玻璃電解槽,以不溶性純鉛為陽極材料,以18—8不銹鋼為陰極材料”。試驗廢水采用模擬廢水,設(shè)計正交試驗來研究電流、電解時間等因素對鉻去除的效果。
試驗結(jié)果表明,NaCl可以增加溶液的電導(dǎo)率,能夠降低陰極極化作用,同時陽極形成PbO,膜,降低陽極極化。當(dāng)Cr(VI)的濃度為7.8g/L,電流強度為1.4A,溫度為15℃時,Cr(Ⅵ)的去除率為99.9%。
郝火凡等人設(shè)計了一個鐵極板尺寸為180mm×180mm×15mm的雙電極串聯(lián)電解模擬試驗裝置,對某廠含鉻廢水進行電解。結(jié)果表明,電解1h后廢水能夠達到排放標(biāo)準(zhǔn),處理效果明顯。經(jīng)計算,每處理lm的廢水需用電1.2kW/h。
Fe—Al混合電極中Al電極能夠生成具有混凝作用的Al(OH),能夠吸附廢水中的二價鐵離子,同時生成的Fe(OH)可吸附廢水中的膠體顆粒而產(chǎn)生沉淀。梁肩民等利用Fe—Al混合電極的上述優(yōu)良特性來處理含鉻廢水0。試驗證明,當(dāng)混合電極中的Fe、
Al比例為2:1時,電流密度為0.2~0.3A/dm2,極板間距為10mm左右,經(jīng)過15min的電解后,可以使污水中的c去除率達99.6%,而且電解處理后的廢水靜止一段時間后其色度、濁度不發(fā)生變化,電解后廢水的穩(wěn)定性較好。
2 電解法處理含銅廢水
電鍍業(yè)排放的廢水中含銅量較高,每升廢水達幾十至幾百毫克。
周云等利用交換吸附一電解法處理甘肅省天水市某機械廠含銅廢水。
研究結(jié)果表明,經(jīng)過交換吸附處理后,廢水中銅的含量能夠達到國家排放標(biāo)準(zhǔn),樹脂飽和后的再生液進入電解槽中進行電解處理,可以取得良好的處理效果,達到回收銅、減小環(huán)境危害的目的。
曾淼等以某企業(yè)含銅電鍍廢水為樣品,利用電解法研究了電解時間、電流密度以及進出水濃度等參數(shù)對銅離子去除效率的影響,后對電極法去除銅離子的經(jīng)濟成本進行分析。
結(jié)果表明,在電流密度為1./dm,銅離子質(zhì)量濃度為31.76mg/I,銅離子去除率可以達到98%;銅離子質(zhì)量濃度為1867.16mg/L,在電流密度為3.0A/din,銅離子去除率可以達到99%。
流化床是一種使待處理水呈流態(tài)化狀態(tài)的水處理設(shè)備,任廣軍等自行研發(fā)了流化床電解裝置對含銅廢水進行處理,電解質(zhì)采用混酸電解質(zhì),陽極材料采用鈦基二氧化鉛。
結(jié)果表明,流態(tài)化介質(zhì)處于流態(tài)化狀態(tài),增大了電極與電解質(zhì)的有效接觸面積,從而提高了電流利用效率,取得了較好的環(huán)境效益與經(jīng)濟效益。
3 電解法處理含鎳廢水
電鍍行業(yè)酸洗工藝生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量的含鎳廢水,如果處理不當(dāng)不僅會造成環(huán)境的嚴(yán)重污染還會導(dǎo)致大量鎳金屬資源的流失。
含鎳廢水的不合理排放會污染空氣、水體、土壤,鎳能夠在空氣中形成具有致癌作用的Ni(CO),鎳進入水體后與水結(jié)合形成水合離子,嚴(yán)重影響水環(huán)境,土壤中的鎳會被農(nóng)作物帶走,使作物果實含劇毒。
劉淑蘭等設(shè)計一個尺寸為95mm×75mm×75mm的有機玻璃電解槽,其陰極材料為不銹鋼片,陽極材料為鈦基鍍二氧化鉛,并在電解質(zhì)溶液中加入強酸性陽離子交換樹脂來處理含鎳廢水。
結(jié)果表明,電解質(zhì)中加入強酸性陽離子交換樹脂作為雙相電解質(zhì),能夠提高電解質(zhì)的電導(dǎo),即陰極附近的鎳離子濃度,此方法取得了較高的鎳回收率。
于德龍等自行設(shè)計有機玻璃電滲析試驗裝置來研究電滲析電解法回收金屬鎳,并研究了影響回收效率的影響因素。
結(jié)果表明,將電解質(zhì)的pH值控制在5左右時,設(shè)定合理的電流密度,可以提高回收金屬鎳的效率;試驗電解質(zhì)的電流密度可達60%,回收金屬鎳的純度可達99.7%。
張少峰等采用自行設(shè)計的白下而上為循環(huán)室的陰極室、完全封閉的陽極室電解槽,利用脈沖電流的方法處理含鎳廢水。
結(jié)果表明,在相同的電解時間內(nèi),脈沖電解法的電解效率要高于直流電解法,脈沖電解含鎳廢水方法明顯優(yōu)于直流電解法。
4 存在的問題
經(jīng)過近幾十年的發(fā)展,電解法廣泛應(yīng)用于電鍍行業(yè),但是其本身也存在一定的局限性,主要是電流效率較低及經(jīng)濟不合理。
上述兩個局限性的存在使得電解法水處理技術(shù)的發(fā)展受到一定程度的限制,因此需要研究新型電極材料以提高電流的利用效率。
此外,電解過程中的極化現(xiàn)象是不可避免的,極化現(xiàn)象主要分為兩種——濃差極化與化學(xué)極化。濃差極化現(xiàn)象導(dǎo)致電解過程效率降低,必須對電解槽進行合理的攪拌,因此研制新型反應(yīng)器是電解工藝未來發(fā)展的一個重要方向。
5 結(jié) 語
電鍍廢水重金屬的回收是促進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展,避免電鍍污染轉(zhuǎn)移,從根本上降低污染的重要環(huán)節(jié)。
常規(guī)的處理工藝各有特點,但局限性又較大,化學(xué)法與物化法存在耗能大、運行費用高等特點;生物法因其菌種的適應(yīng)性不同,實際工程應(yīng)用過程中菌種的馴化比較困難,效率低下,易受溫度影響。
電解法在實際電鍍廢水處理工程中的運用已顯示出了巨大的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益,因此有理由相信,隨著現(xiàn)代電化學(xué)技術(shù)理論和科學(xué)研究的逐漸深入,電解法水處理丁藝必將得到更廣泛的應(yīng)用。
重金屬水污染是指相對密度在4.5以上的金屬元素及其化合物在水中的濃度異常使水質(zhì)下降或惡化。相對密度在4.5以上的重金屬,有銅、鉛、鋅、鎳、鉻、鎘、汞和非金屬砷等。那么關(guān)于污染物的特性是什么呢?水中重金屬在線監(jiān)測陽極溶出伏安法是什么?說明如下:
污染物特性:
1.重金屬在水中,主要以顆粒態(tài)存在、遷移與轉(zhuǎn)化,其過程復(fù)雜多樣,幾乎包括水體中各種物理、化學(xué)和生物學(xué)過程;
2.多數(shù)重金屬元素有多種價態(tài),有較高活性,能參與各種化學(xué)反應(yīng),有不同的化學(xué)穩(wěn)定性和毒性,環(huán)境條件的改變,其形態(tài)和毒性也發(fā)生變化;
3.重金屬易被生物攝食吸收、濃縮和富集,還可通過食物鏈逐級放大,達到危害生物的水平;
4.重金屬在遷移轉(zhuǎn)化過程中,在某些條件下,形態(tài)轉(zhuǎn)化或物相轉(zhuǎn)移具有一定的可逆性,但重金屬是非降解有毒物質(zhì),不會因化合物結(jié)構(gòu)破壞而喪失毒性;
5.重金屬元素之間存在拮抗作用與協(xié)同作用。
水中重金屬在線監(jiān)測陽極溶出伏安法說明:
陽極溶出伏安法是將恒電位電解富集與伏安法測定相結(jié)合的一種電化學(xué)分析方法。這種方法一次可連續(xù)測定多種金屬離子,而且靈敏度很高,能測定10-7-10-9mol/L的金屬離子。此法所用儀器比較簡單,操作方便,是一種很好的痕量分析手段。我國已經(jīng)頒布了適用于化學(xué)試劑中金屬雜質(zhì)測定的陽極溶出伏安法國家標(biāo)準(zhǔn)。
陽極溶出伏安法測定分兩個步驟。步為“電析”,即在一個恒電位下,將被測離子電解沉積,富集在工作電極上與電極上汞生成汞齊。對給定的金屬離子來說,如果攪拌速度恒定,預(yù)電解時間固定,則m=Kc,即電積的金屬量與被測金屬離了的濃度成正比。第二步為“溶出”,即在富集結(jié)束后,一般靜止30s或60s后,在工作電極上施加一個反向電壓,由負(fù)向正掃描,將汞齊中金屬重新氧化為離子回歸溶液中,產(chǎn)生氧化電流,記錄電壓-電流曲線,即伏安曲線。曲線呈峰形,峰值電流與溶液中被測離了的濃度成正比,可作為定量分析的依據(jù),峰值電位可作為定性分析的依據(jù)。
示波極譜法又稱“單掃描極譜分析法”。一種極譜分析新力一法。它是一種快速加入電解電壓的極譜法。常在滴汞電極每一汞滴成長后期,在電解池的兩極上,迅速加入一鋸齒形脈沖電壓,在幾秒鐘內(nèi)得出一次極譜圖,為了快速記錄極譜圖,通常用示波管的熒光屏作顯示工具,因此稱為示波極譜法。其優(yōu)點:快速、靈敏。
慕迪陽極溶出法重金屬監(jiān)測儀工作原理:
經(jīng)過預(yù)處理的水樣由注射泵注入到一個特殊的由多電極構(gòu)成的電解池中,而后先與強酸性試劑進行反應(yīng),通過該反應(yīng)將水樣中所有形態(tài)的待測重金屬(鎘、鉛、銅、鋅、砷、汞)統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成離子狀態(tài),接著加入掩蔽劑消除掉干擾物質(zhì)對測量的影響,同時消除掉溶液中的氧,后啟動電解池中的電極系統(tǒng),先后通過富集、靜止、掃描等電極過程,其中反向掃描過程產(chǎn)生的陽極溶出峰的位置代表著不同種類的待測重金屬物質(zhì),而陽極溶出峰的大小則與該重金屬物質(zhì)的濃度成正比,因此根據(jù)峰電位和峰電流便可計算出水中待測重金屬(鎘、鉛、銅、鋅、砷、汞)的含量。
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