高效重金属捕集剂EDTC处理废水

3.3 初始pH对Cu去除效果的影响

取浓度为50 mg ˙ L-1的各络合铜水100 mL，用0.1 mol ˙  L-1的硝酸或氢氧化钠溶液调节反应体系pH，mEDTC/mCu=8，絮凝剂PAM为1 mg ˙  L-1，同时与不投加EDTC的络合铜废水做对比，考察初始pH值对络合Cu去除效果的影响，结果如图 4所示.

图4 废水初始pH对络合Cu2+去除的影响(a.mEDTC/mCu=0，b.mEDTC/mCu=8)

由图  4a可知，3种络合铜废水中不添加EDTC时，pH值即使达到11，去除率接近为0，没有Cu(OH)2沉淀产生，这说明EDTA-Cu、CA-Cu、TA-Cu很稳定，铜离子不能直接以氢氧化物的形式去除，即碱中和沉淀不能处理络合铜废水，需先进行破络才能进一步处理.加入EDTC后，在pH值范围为3~9内，Cu的去除率稳定在99.5%以上，残余Cu浓度均达到排放标准;而当初始pH>11时，Cu的去除率下降至90%以下，反应前后溶液pH基本不变.分析原因：EDTC在水中存在式(3)电离平衡，随着体系pH上升，平衡向生成DTC移动，会离解出更多的DTC基团与Cu2+螯合，且形成的絮体还能吸附溶液中一部分重金属离子，致使去除率上升;但在强碱条件下(pH>11)，络合离子如EDTA、柠檬酸等与Cu2+形成的配合物稳定性较强，抑制了EDTC对Cu的捕集效果.以EDTA为例，在水溶液中，EDTA以H6Y2+、H5Y+、H4Y、H3Y-、H2Y2-、HY3-、Y4-这7种形式存在，在不同的pH条件下，各种形式的浓度是不同的.在pH>10.26的碱性溶液中，主要以Y4-形式为主，Y4-能与Cu2+直接配位，随着pH的增加，Y4-的离子浓度就越大，EDTA对Cu2+的配位能力越强.因此，在强碱条件下，Cu的去除率有所下降.在强酸条件下，一方面式(3)电离平衡右移，DTC基团减少，EDTC对Cu2+的去除效果下降，同时EDTC还可能会按式(4)分解为CS2和质子化的胺，这样会消耗一部分EDTC，Cu的去除率随之降低.另一方面H+浓度较高，可能会与Cu2+竞争重金属捕集剂表面的螯合活性位点.这与刘新梅等用捕集剂DTC(BETA)对含铜废水进行螯合处理，Cu的去除最佳pH范围在3~9之间的研究结果是一致的.

因实际电镀废水多为酸性废水(pH在5左右)，传统化学沉淀法需要先消耗大量碱液调节pH，甚至需要经过破络，而EDTC在酸性条件下也能直接有效去除重金属，弥补了传统化学沉淀法的不足(魏广艳等，2006)，其为EDTC的一大优点.

3.4 反应时间对Cu去除效果的影响

取浓度50 mg ˙ L-1的各络合铜废水100 mL，调节pH=5.0，mEDTC/mCu=8，絮凝剂PAM为1 mg ˙ L-1，调整慢搅时间0~12  min，考察反应时间对Cu去除效果的影响，结果如图 5所示.可以看出，在前30  s，EDTC对络合Cu的去除率仅为80%~90%，分析原因可能是由于EDTC与络合离子对Cu2+的螯合竞争作用所致.在反应前3  min内，Cu的去除率随着反应时间的延长而增加，在3 min后，EDTC与络合铜的反应基本结束，Cu的去除率稳定在99.9%以上，出水浓度<0.15 mg  ˙ L-1，远低于国家排放标准.当反应时间超过10  min后，Cu的去除率略有降低，但仍在99.5%以上.分析认为：反应结束后，继续延长搅拌时间会导致絮体颗粒破碎，不能完全沉降，影响出水水质.总体来说，反应时间对Cu的去除效果影响没有EDTC投加量和初始pH值大，考虑到反应时长关系到应用实际工程的反应池容积的大小，涉及经济成本，故选择反应时间为3  min.

图5 反应时间对络合Cu2+去除的影响(T=25℃，pH=5.0，PAM=1.0 mg ˙ L-1)