冶金酸性含镉废水的复合硫化法处理研究

2.1.2捕集剂体积分数对去除镉的影响

取定量废水用氢氧化钠调节pH值至所需值，取4mL重金属捕集剂，加入蒸馏水控制捕集剂的体积分数分别为0.5%，1%，2%，3%，4%，5%，10%，反应时间为30min，反应完成后取滤液测定Cd2+的质量浓度，结果如图2所示。

图2捕集剂体积分数对去除镉的影响

由图2分析，当捕集剂的投加量固定，随着其体积分数的增加，镉的去除率出现先增大后减小的趋势。当捕集剂的体积分数在0.5%～2%之间时，镉的去除率呈上升趋势，因为捕集剂属于高分子螯合剂，对于Cd2+结合的效果与产生自由基聚合反应的活性中心有关，其聚合反应速率与捕集剂体积分数成正比[9]，捕集剂体积分数过低时，聚合反应难以引发或反应时间长，体积分数过高则聚合反应速率过快，容易发生爆聚现象，这一点可以从捕集剂体积分数的继续增加反而造成了镉去除率下降的结果中得到印证，因此确定捕集剂的最佳投加体积分数为2%。

2.1.3初始pH值对镉去除的影响

分别取定量废水用氢氧化钠调节pH值至所需值，加入9mL的Na2S或4mL体积分数为2%的重金属捕集剂，反应时间为30min，反应完成后取滤液测定Cd2+的质量浓度，结果如图3所示。

图3初始pH值对硫化钠和捕集剂去除镉影响

由图3分析，随着废水pH值的升高，Na2S对镉的去除率逐渐升高，当初始pH≥4时，镉的去除率趋于平衡，因为硫化反应生成的CdS沉淀不溶于水和碱，可溶于酸，而在废水初始pH值较低时部分Na2S沉淀会发生反溶，镉的去除率不高[10]。

而在捕集剂加入量限定范围内，捕集剂对镉的去除有效果有限。当反应的初始pH值为1～3时，镉的去除率上升，原因在于二硫代氨基甲酸盐上的吸附活性位点在酸性条件下被H3O+包围，此时H3O+与溶液中Cd2+发生竞争，争夺二硫代氨基甲酸盐上的吸附活性位点[11]，因此捕集剂螯合能力较低;而当初始pH值升高时，H3O+浓度降低，二硫代氨基甲酸盐上的吸附活性位点充分发挥作用，镉的去除率增加[12]。

捕集剂反应的初始pH值为3～6时，镉的去除率下降，这是因为增大pH值，已产生絮体沉淀会将二硫代氨基甲酸盐包围，使捕集剂无法与Cd2+接触，螯合力降低[13-14]。

2.1.4反应时间对硫化钠去除镉的影响

取定量废水用氢氧化钠调节pH值至4.0，加入9mL的Na2S或4mL体积分数为2%的捕集剂，改变反应时间，反应完成后取滤液测定Cd2+的质量浓度，结果如图4所示。

图4反应时间对硫化钠和捕集剂去除镉影响

由图4分析，当反应时间为2min时，Na2S对镉的去除率即可达到98.68%，根据金属硫化反应的热力学计算理论，镉硫化时的Gibbs自由能计算式为:ΔrGθm=-208.8+95.01×10-3T，T是绝对温度，由其负值程度可知此反应的热力学优势很大，硫化反应能快速进行[15];继续延长时间，镉的去除率继续增加，反应30min时，镉的去除率即可达到99.35%，反应60min镉的去除率仅增加了0.05%，反应时间的过度延长对镉的去除效果影响不明显。

随着反应时间的增加，捕集剂对镉的去除率随之升高，当反应50min后，镉的去除率趋于平衡。因为捕集剂投加入水中后先要经过水解反应，需要一定的时间，其反应过程是一个慢反应。

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