螯合重金属废水之处理(二)螯合沉淀法及氧化法-桃园大学校院.PDFVIP

桃園市大學校院產業環保技術服務團 第34 期環保簡訊 螯合重金屬廢水之處理 ：(二) 螯合 沉澱法及氧化法 1* 1 2 李中光 ，邱惠敏，李念庭 1 萬能科技大學 環境工程系 桃園市中壢市萬能路 號 1 2 國立臺灣海洋大學 食品科學研究所 基隆市中正區北寧路 號 2 *Tel: 03-4515811-55718, Fax: 03-4622232, E-mail: anthony@mail.vnu.edu.tw 除了上述之無機硫化物沉澱法外，亦可搭配生物處理法來產生重金屬硫化物 沉澱進而去除螯合重金屬離子。一般說來，廢水中所含之 EDTA 、酒石酸、檸檬 酸等有機物是貢獻 COD的主要物質，若在厭氧條件下，微生物能降解破壞這些 螯合物，進而使重金屬離子釋放出來與厭氧條件下生成之 S2- 結合生成重金屬 硫化物沉澱，若再配合微生物之胞外 聚合物對重金屬離子也具有吸附之作用，則 應可將重金屬離子順利去除。使用此法時應注意由於重金屬離子對微生物具有一 定的抑制及危害作用，因此廢水在進入生物處理系統之前應先進行預處理以去除 大部份之螯合重金屬離子，使重金屬離子濃度降至微生物可承受之範圍。另外， 使用此法時，若經厭氧處理後之 COD 仍未達放流標準，則可於其後再接好氧處 理以達放流標準。 2. 螯合沉澱法 由於無機硫化物沉澱劑在實際應用上仍具有一些缺點，為克服這些缺點，市 面上開始提供泛稱為 ”重金屬捕集劑 ”之有機重金屬螯合沉澱劑，利用所具有之 含硫及氮官能基對重金屬離子之強螯合能力可將重金屬離子從原螯合劑中強行 解離出來並產生新的重金屬螯合物。重金屬捕 集劑的主要合成途徑有兩種：一種 是含有螯合基的單體經過加聚、縮聚、逐步聚合或開環聚合等方法 來製取 ，另一 種是利用合成的或天然的高分子 材料，通過高分子化學反應引入具有螯合功能的 鏈基來合成。常用的重金屬捕集劑主要有黃原酸酯類和二硫代氨基甲酸鹽類衍生 物(DTC類) ，其中 DTC 類衍生物是應用最廣泛的嚴格來說，重金屬捕集劑應也( 包含 天然高分子螯合劑，例如纖維素、海藻酸及甲殼質等，但因合成型高分子螯 合劑具有多樣性、製備方便及易於控制等優點，故成為主要用品) 。 5-1 DTC 為長鏈高分子物質 ，所帶之大量的極性官能基中含有 S 及 N 等配位 原子 ，這些配位原子帶負電且易於極化變形而產生負電場 ，因此能捕捉陽離子並 形成鍵結而生成難溶的氨基二硫代甲酸鹽。至於DTC 和重金屬離子間之鍵結 大 部份是共價鍵(如 DTC-Cu 、DTC-Zn 、DTC-Fe) ，少部分是離子鍵或強極性鍵 (如 DTC-Ag) 。基本上，DTC 與重金屬離子形成共價型螯合物，供給電子之基團在 中心離子周圍的空間分布決定 於金屬離子成鍵軌道的分佈角度，舉例來說，Cu2+ 9 0 0 的價電子層電子組態為 3d 4s 4p ，當與DTC 捕集劑發生反應時，有可能形成 3 2 sp 型正四面體結構的螯合物或者是 dsp 型的平面四方結構的螯合物。由於 DTC 與具不同價鍵軌道的重金屬離子形成張力較小的空間構型，因此所 生成的 螯合物也 具有較強的穩定性，另外，與同一金屬離子螯合的配位基可能來自不同 的 DTC 分子，依此生成的 DTC 鹽會是高度 交聯及具有