工业废水中锑深度处理工艺方法流程药剂

工业废水中锑的去除需根据其存在形态（三价锑 Sb (III) 或五价锑 Sb (V)）和废水特性选择合适工艺，以下是常见去除方法及应用案例，结合原理、材料特性与实际场景展开说明：

化学沉淀法

1. 氢氧化物沉淀法

原理：调节 pH 至碱性条件（pH 8-12），使 Sb (III)/Sb (V) 形成 Sb (OH)₃/Sb (OH)₅沉淀。

Sb (III) 需更高 pH（≥10）才能有效沉淀，而 Sb (V) 在 pH 8-9 时即可沉淀。

常用药剂：石灰（Ca (OH)₂）、氢氧化钠（NaOH）。

优缺点：

优点：成本低、操作简单，适用于高浓度锑废水（＞100 mg/L）预处理。

缺点：产生大量污泥，pH 控制要求严格，对低浓度锑（＜10 mg/L）去除效率低。

应用案例：某铅锌矿废水（锑浓度 200 mg/L，pH 2-3），先加 H₂O₂将 Sb (III) 氧化为 Sb (V)，再用石灰调 pH 至 9，锑去除率达 95%，出水锑＜10 mg/L。

2. 硫化物沉淀法

原理：投加硫化钠（Na₂S）或硫化氢（H₂S），生成难溶性硫化物（Sb₂S₃、Sb₂S₅），溶度积（Ksp）低至 10⁻³⁰以下。

优势：

对 Sb (III) 去除效果优于 Sb (V)，可在中性或酸性条件下反应，避免氢氧化物沉淀的高 pH 需求。

硫化物沉淀颗粒大，易沉降，污泥量少于氢氧化物沉淀。

应用案例：某电子电镀废水（含 Sb (III) 50 mg/L），投加 Na₂S（S²⁻:Sb=3:1），调节 pH 6-7，锑去除率达 99%，出水锑＜0.5 mg/L。

吸附法

1. 金属氧化物及氢氧化物吸附剂

典型材料：

铁基吸附剂（Fe₃O₄、FeOOH）：通过表面羟基与 Sb (III)/Sb (V) 形成络合物，Fe³⁺对 Sb (V) 有更强吸附能力（静电作用）。

铝基吸附剂（Al₂O₃、Al (OH)₃）：适用于 Sb (V) 吸附，通过配体交换去除。

锰氧化物（MnO₂）：可氧化 Sb (III) 为 Sb (V) 并同步吸附，吸附容量达 50-100 mg/g。

案例：纳米 Fe₃O₄@MnO₂复合材料处理某冶炼废水（锑浓度 15 mg/L），去除率 98%，出水锑＜0.1 mg/L，且可通过磁场回收吸附剂。

2. 改性活性炭与碳材料

改性方式：

负载金属氧化物（如 Fe₂O₃、TiO₂）提升对锑的化学吸附；

表面氧化处理增加含氧基团（羧基、羟基），增强对 Sb (V) 的络合。

特点：对低浓度锑（1-10 mg/L）去除效果好，适用于深度处理，如某化工废水经活性炭吸附后，锑从 1 mg/L 降至 0.05 mg/L。

3. 黏土矿物与沸石

示例：膨润土、海泡石经酸活化或金属负载后，吸附容量提升至 20-50 mg/g，适用于矿山酸性废水（pH 2-4）中锑的去除。

氧化还原 - 吸附联合法

1. 先氧化后吸附（针对 Sb (III)）

原理：Sb (III) 毒性强且难去除，先通过氧化剂（H₂O₂、O₃、ClO₂）将其氧化为 Sb (V)，再用吸附剂去除。

案例：某农药厂废水（含 Sb (III) 8 mg/L），投加 H₂O₂（100 mg/L）氧化 30 分钟，再用 FeOOH 吸附，锑去除率达 99.5%，出水锑＜0.01 mg/L。

2. 催化还原 - 沉淀（针对 Sb (V)）

示例：使用零价铁（ZVI）或纳米铁，将 Sb (V) 还原为 Sb (III)，并形成 Fe-Sb 合金沉淀，适用于高盐废水。

膜分离技术

1. 纳滤（NF）与反渗透（RO）

原理：通过膜孔径筛分和电荷排斥作用去除 Sb (V)（以 SbO₃³⁻、Sb (OH)₆⁻形式存在），对 Sb (III) 去除率较低（需先氧化）。

特点：

去除效率高（＞95%），可回收水资源，但膜易受污染，成本较高。

应用场景：某电子厂回用废水处理，RO 膜处理后锑浓度从 5 mg/L 降至 0.01 mg/L，同时去除其他重金属。

2. 液膜分离

原理：利用膜相中的载体（如三辛基氧化膦）与锑离子络合，跨膜运输至内相实现分离，适用于高浓度锑废水。

生物处理法

1. 微生物吸附与还原

菌种：硫氧化细菌、嗜酸菌等，可通过以下方式去除锑：

细胞表面官能团（氨基、羧基）吸附 Sb (III)/Sb (V)；

代谢产生的硫化物将锑转化为 Sb₂S₃沉淀；

还原 Sb (V) 为 Sb (III) 并积累在细胞内。

案例：嗜酸硫杆菌处理某矿山酸性废水（锑浓度 2 mg/L，pH 3），5 天内锑去除率达 85%，出水锑＜0.3 mg/L。

2. 植物修复（适用于低浓度废水或土壤）

典型植物：蜈蚣草、凤眼莲，通过根系吸收和积累锑，需注意二次污染（植物处置）。

离子交换法

1. 强碱性阴离子树脂

原理：吸附 Sb (V) 形成的阴离子络合物（如 Sb (OH)₆⁻），对 Sb (III) 去除效果差（需先氧化）。

应用案例：某冶炼厂废水经氧化后，用季铵型阴离子树脂处理，锑浓度从 10 mg/L 降至 0.1 mg/L，树脂可用 NaOH 再生。

实际应用中的组合工艺

1. “氧化 + 硫化沉淀 + 活性炭吸附”

场景：高浓度含 Sb (III) 废水（如矿业废水）。

流程：

① 加 H₂O₂氧化 Sb (III) 为 Sb (V)；

② 投加 Na₂S 沉淀锑；

③ 活性炭深度吸附，出水锑可达 0.005 mg/L 以下（GB 25467-2010《铜、镍、钴工业污染物排放标准》限值）。

2. “铁盐混凝 + 纳滤”

场景：中等浓度锑废水（10-50 mg/L）的回用处理。

优势：铁盐混凝去除大部分锑，纳滤进一步截留，同时去除其他离子，满足回用水质要求。

选择处理方法的关键因素

锑的价态：优先氧化 Sb (III) 为 Sb (V) 以提高去除效率；

废水浓度：高浓度（＞100 mg/L）化学沉淀，低浓度（＜10 mg/L）适合吸附或膜分离；

共存污染物：如含大量 Fe³⁺、Ca²⁺，需考虑沉淀剂用量或吸附剂选择性；

排放标准：我国《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中锑的 Ⅲ 类水限值为 0.005 mg/L，工业废水排放需根据行业标准执行（如 GB 25465-2010 中锑限值 0.3 mg/L）。

实际工程中，常通过小试确定工艺参数，例如某光伏厂含锑废水（Sb (III) 20 mg/L，pH 4），采用 “ClO₂氧化 + 石灰沉淀 + Fe₃O₄吸附” 组合工艺，Zui终出水锑＜0.01 mg/L，满足回用要求。