腐殖酸及其衍生物在水处理中的应用.doc

1、腐殖酸及其衍生物在水处理中的应用摘要：腐殖酸是大量存在于土壤、河湖海沉积物以及风化煤、褐煤、泥炭中的天然有机高分子化合物。介绍了腐殖酸的组成、结构和性质；阐述了其在水处理中的应用及发展前景。表明腐殖酸是一种性能优良、来源广泛、价格低廉的新型水处理材料。 关键词：腐殖酸 衍生物 废水处理 腐殖酸（又称胡敏酸 Humic acid，简称 HA）是一种广泛分布于自然界的有机高分子化合物，大量存在于土壤、河湖海沉积物以及风化煤、褐煤、泥炭中，是构成土壤和水体中有机质的主要成分。其作为染色助剂、粘合剂、水处理剂、水质稳定剂和锅炉阻垢剂等广泛应用于电镀、印染、石油、医药、环保等方面。1 腐殖酸的化学组成、

2、结构和性质腐殖酸是由 C、H、O、N、S 等元素组成。工业上所用腐殖酸多数是用碱溶酸析的方法从风化煤、褐煤和泥煤中提取出来的。一般认为，腐殖酸是一组芳香结构的、性质相似的酸性物质的复杂混合物，它的大小约由 10 个分子大小的微结构单元组成，每个结构单元又是由核、桥、键、活性基团组成，各种类型的腐殖酸普遍存在苯的衍生物，脂肪酸、苯羧酸、酚羧以及它们的衍生物。腐殖酸是一种亲水性可逆胶体，比重在 1.3301.448 之间，通常腐殖酸多呈黑色或棕色胶体状态，其颜色和比重随煤化程度的加深而增加。腐殖酸具有疏松的“海绵状”结构，使其产生巨大的表面积（330340 m2/g）和表面能，构成了物理吸附的应力

3、基础。由于腐殖酸分子结构中所含的活性基团能与金属离子进行离子交换、络合或螯合反应，因此可用来处理重金属离子废水、印染废水和其他工业废水。2 腐殖酸在水处理中的应用2.1 处理重金属离子废水重金属离子废水是一种对生态环境危害极大的工业废水，重金属离子进入环境后参与食物链直接威胁人体健康，带来严重后果。目前对含重金属离子 Pb2、Cu2、Cr3、Cd2等的废水处理方法主要分为两类：一类是将溶液中的金属离子转变为不溶性物质，如化学沉淀法、电解还原法1等；另一类是不改变金属离子化学形态条件下的缩合分离，如离子交换法和交换纤维法2，3等。化学沉淀法通常是向废水中加入化学药剂，使重金属离子生成不溶的或难溶

4、的化合物沉淀析出，但此法所用沉淀剂价格较贵，处理中易排出有害气体，反应后残留物的去除还存在一定困难；电解还原法是通过电解作用使重金属离子在电极上析出，此法操作简便，不必消耗化学药剂，但电和金属电极消耗大，而且在处理过程中产生大量的污泥还需要进一步的处理；离子交换法处理效果好，但处理废水成本较高。交换纤维是一种新型的交换材料，其特点是比颗粒状吸附剂交换速度快，多用于各种无机离子的分离、提取（如重金属、贵金属等） ，但用于处理废水成本较高。而泥炭价格低，其中含有腐殖酸及羟基、羧基、醌基等活性基团，可与水中重金属发生离子交换、络合反应及表面吸附作用4,5 ，对重金属离子具有很好的去除效果，去除率均在

5、 97%以上，且具有较强的抗 Ca2、Mg2干扰能力。吸附重金属离子后，经过解析脱附再生处理可循环利用6 。王兰等7利用大同风化煤粉中的腐殖酸处理天津某厂含镉电镀废水，使处理前含镉量为 92.5 mg/L 的水，处理后镉含量降为 0.1 mg/L，去除率为99.8%，达到国家规定的排放标准。王兰等7还利用吉林黄泥河泥炭（腐殖酸含量 42.6%，粒径60 目)对长春某厂的电镀含铬废水进行吸附实验，常温下间歇搅拌，吸附 5 h 后，铬的去除率达 96.6%以上。2.2 处理染色废水染料废水在处理中脱色是一个难题。利用泥炭腐殖酸作为阳离子染料脱色剂用于处理阳离子印染废水，无论色度有多高，通过泥炭脱色

6、剂滤层，都可达到无色透明，经脱色处理后的污水可循环利用。泥炭吸附剂也可以把染色废水中毒性较大的阳离子缓染剂（1227）和柔剂 VS 等去除 97%以上。陈仙8利用腐殖酸钠对印染废水进行处理研究，实验结果表明，对染色污染物的去除率很高，而且工艺成本较低，具有较高的净化效果。2.3 用于阻垢缓蚀剂腐殖酸主要是一些天然的芳香族羟基羧酸，相对分子质量大，具有离子交换、吸附络合等性质及良好的渗透性与分散性，且能有效地分散金属氧化物，在金属表面形成化学性质稳定的保护膜，表现出良好的阻垢、除垢和缓蚀性。邱广明等9利用腐殖酸钠和含磺酸基的共聚物为原料制得 HA/P 共混物对水中 CaCO3、Ca3(PO4)2

7、 的阻垢率、Fe2O3 的分散性以及缓蚀性进行研究发现，此共混物具有很高的阻垢、分散和缓蚀性能，避免了由于缺少磷系水处理剂而带来的不利影响，具有很高的实际应用价值。2.4 用于处理其他工业废水用含 77.22%游离腐殖酸的 Kapucin 制剂进行污水脱酚试验，在向污水中加入此种制剂时，腐殖酸变成腐殖酸盐，可以吸附污水中的酚。被酚饱和的腐殖酸盐以沉淀物形式从污水中分离出来。日本进行的研究是将 23 mm 的 SiO2 用酚醛树脂涂覆后再涂上腐殖酸制成吸油剂，用于处理含油废水，去油效果非常理想。按 5:100 比例将含有腐殖酸和微生物的土壤丸粒投入屠宰厂废水中（含 BOD 14300 mg/L、

8、固体悬浮物18900 mg/L 及大肠杆菌 24000 mg/L） ，在 3 个曝气池中连续反应，最后生成一种不含大肠杆菌、BOD 和悬浮固体极低（分别为 65 和 19 mg/L）的澄清液。3 应用前景由于腐殖酸具有较强的离子交换能力、吸附能力和脱除杂质能力，而且原料来源广泛，制造简单，生产成本低，使用安全方便，还可以再生回用，因此在处理工业废水、废气等方面的应用日益受到各国广泛关注。近十年来，它作为废水废气净化剂，作为脱臭剂等在国内外都进行了大量的研制工作。作为一种新型天然水处理剂，其开发利用前景将是非常广阔的。参考文献1 娄金生.水污染治理新工艺与设计.北京：海洋出版社，1999.78

9、2 表面处理技术委员会.表面处理技术手册.上海：科学技术出版社，1991.133 梅建庭.离子交换纤维对水中 Cr（）的吸附与解吸.材料保护，1996，29（11）：2426 4 张则有.泥炭资源开发与利用.长春：吉林科学技术出版社，1991.22235 郑 平.煤炭腐殖酸的生产和应用.北京：化学工业出版社，1991.45486 罗道成，易平贵，陈安国等.腐殖酸树脂对电镀废水中重金属离子的吸附.材料保护，2002，35（4）：5456 7 王 兰，巴 音.废水处理的新材料、新方法 .北京：中国环境出版社，1991.3133 8 陈 仙.腐钠处理染色废水研究.辽宁工程技术大学学报，2002，21（2）：255256 9 邱广明，邱广亮.改性腐殖酸新型阻垢缓蚀剂的制备及应用.工业水处理，2001，21（2）：13