第一章绪论1.1研究背景1.1.1重金属废水污染现状我国是一个水资源短缺的国家，人均淡水资源还不及世界人均淡水资源的1/4[]。目前，全国600多个城市中，有400多个城市供水严重不足，其中110个城市相当严重缺水，全国年缺水量约500多亿立方米，不少河流甚至经常出现多次断流的情况，这严重影响了沿江居民的用水市场需求[]。水利部《21世纪中国水供需》预测2010年后，我国将开始转入相当严重缺水期，至2030年，我国将经常出现缺水高峰，水资源紧缺早已沦为制约我国经济和社会发展的瓶颈。

我国水资源紧缺形势严峻，其中环境污染引起的质量型缺水十分相当严重[.]。2008年，我国废水废气总量约572亿吨，其中工业废水大约占到40%。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河这七大水系水质总体为中度污染，全国118座大城市中，97.5%的城市浅层地下水受到有所不同程度的污染，其中受到重度污染的大约占到40%[]。重金属废水是一种少见的、排放量较小的工业废水。

重金属废水的废气，一方面造成了水资源的萎缩与金属资源的浪费，另一方面重金属废水导致的环境污染，对居民的身体健康包含严重威胁。我国重金属废水污染情况十分相当严重，江河湖库底质的污染亲率低约80.1%[.]，城市河流重金属微克现象相当严重，其中35.11%的河段的总汞、18.46%的河段的总镉的含量多达Ⅲ类水体标准，25%的河段还经常出现了铅含量微克的样本。重金属废水经河流最后转入大海，随之造成部分海域经常出现重金属微克现象。对我国近岸海域海水取样分析，其中铅的微克亲率将近62.9%，最大值超强一类海水标准值49.0倍，铜的微克亲率超过25.9%，也经常出现了汞、镉的含量微克现象[.]。

重金属废水已沦为对环境危害最相当严重的工业废水之一，废气在水体中的重金属对居民的生活与身体健康都是极大隐患。因此，维护水资源、管理重金属废水污染早已刻不容缓。1.1.2重金属废水的危害重金属废水主要源于矿山铁矿、机械加工、金属冶金、电镀、皮革加工、化工等企业。随着工业的发展，人类对重金属的应用于市场需求更加多，由此产生的废水中重金属的种类、数量都大大增加。

重金属废水是一种危害性大、流动性强劲、不被生物降解的工业废水，转入水体后，部分重金属被水生植物、鱼类吸取，在体内富含，然后通过食物链危害人体身体健康；其它大部分重金属被水体中各种胶体等微粒导电，挤满下陷于水体底部[]。重金属废水具备长年危害性，而且无法管理，不仅造成了资源的浪费还严重威胁到人类和其它生物的生存环境。

（1）含铜废水的危害铜某种程度是人类生产生活中不可或缺的有色过渡性金属之一，也是人体必须的微量元素，铜对人体肝脏、酶的活动、细胞生长以及内分泌腺功能具有最重要影响。然而含铜废水若废气到大自然水体中，即使是低浓度含铜废水也不会对生物和人体身体健康包含潜在威胁[]。水体中铜的含量超过0.01mg/L时，水体的生化耗氧过程不会受到显著诱导，直接影响到水体的自净能力；浓度超过0.1~0.2mg/L时可造成鱼类丧生；多达3.0mg/L时水体不会产生异味。

人体若摄取过量的铜，不会性刺激消化系统，产生腹泻、腹痛，长年如此更容易引起黄疽肝炎、肝硬化、胃肠炎、癌等疾病[]；皮肤若认识高浓度的铜化合物，可引起皮炎、湿疹。（2）不含镍废水的危害镍是工业生产中普遍用于的重金属之一。镍及其化合物可通过多种途径转入人体对多器官包含危害，主要蓄积在大脑、肺、脊髓、五脏等最重要器官，其中以肺居多，诱导酶系统。

人体摄取较大量的含镍化合物时,不会性刺激肠胃,再次发生腹渴、腹泻、水解等症状[]。镍可以引发皮肤发炎和神经衰弱；还可以影响心血管功能，引发心肌传导功能转变；可以造成生育能力减少，具备致畸和致突变起到。（3）含铬废水的危害铬是人体必须的微量元素，在水溶液中一般以三价和六价态不存在。

三价铬对人体完全不产生危害起到，并未找到引发工业中毒的报导，是一种对人体有益的元素，具备转录胰岛素调节血糖的起到；而六价铬可在生物体内蓄积，是剧毒的，毒性比三价铬低将近100倍，对皮肤、呼吸系统以及对内脏具备毁坏起到，而且具备强劲氧化作用，慢性中毒往往以局部伤害开始，通过呼吸道、皮肤、黏膜等入侵生物体，造成鼻炎、咽炎和喉炎、支气管炎甚至鼻癌、肺癌[]。（4）含汞废水的危害汞是在常温、常压下唯一以液态不存在的金属，广泛应用在生产工业用化学药物以及在电子或电器产品。

汞常温下不易冷却构成蒸汽，蒸汽吸附性强劲有剧毒。汞可以在生物体内累积，消化时间快，很更容易被皮肤、呼吸道和消化道吸取，还可以毁坏中枢神经系统，对口、粘膜和牙齿有不良影响，日本再次发生的“水俣病”，就是由金属汞污染引发的[]。

（5）含铅废水的危害铅分布广、更容易萃取很早已获得人类的广泛应用，但是从20世纪80年代年中开始，铅的应用于开始急遽上升，主要原因是铅的生理起到和它对环境的污染。水体中的铅过量不会造成水生物的中毒甚至丧生；人体中的铅主要是通过消化道及呼吸道转入的，随血液循化产于于人体各大器官，累积过量后才可引起铅中毒。引人注目影响是伤害肝脏和心血管系统、甲状腺功能、神经系统及肾脏。

引发贫血、头痛、疲惫、肾炎、末梢神经炎以及经常出现运动及感觉障碍等症状[]。1.1.3铜资源重复使用现状我国铜资源紧缺形势十分不利，我国铜消费大约占到世界消费量的20%，是世界第一大铜消费国，然而我国铜资源人均储量将近世界平均水平的二分之一，在我国短缺的有色金属资源中供需矛盾尤为相当严重[]。

铜资源的紧缺促成了我国废铜利用量的减少，为增加铜进口量，防止我国铜工业受制于人，大力利用废铜资源沦为减轻这一问题的现实不切实际办法。我国废杂铜市场发展很快，国内铜消费量将近三分之一来自废置杂铜的重复使用利用。

根据调查与测算，2005-2009年，国内的废杂铜重复使用量从30万吨快速增长至47万吨，快速增长了56.5%。2009年国内的废杂铜重复使用，电力行业是最主要的来源，占到杂铜重复使用总量的46.3%，家用电器、建筑和交通运输等行业分别占14.2%、12.1%和9.6%。

废杂铜重复使用地区集中于在江苏、浙江以及华南、华北地区。我国的铜消费量在20世纪90年代末和21世纪初大幅提高，国内的废杂铜重复使用预想抵达高峰期，随着我国经济的发展，废杂铜重复使用未来将会维持较高的增长速度。

我国80%的废铜加工企业产于在经济最繁盛的地区，的环渤海湾地区、珠江三角洲、长江三角洲，每年重复使用利用的废杂铜占到全国的75%[]。各地区在废杂铜利用方式上各有不同，主要有一是必要报废，分类销售废杂铜原料，二是利用废杂铜生产铜材或电线电缆。转入21世纪以来，从清洁生产与循环经济的角度抵达，希望反对再生资源产业的发展，国家在资金与税收方面先后发售一系列优惠扶植政策，再生资源重复使用利用行业获得了迅猛发展。

多达，2006-2011年，我国再生资源行业工业总产值年均填充增长率超过50.49%。2011年我国995家规模以上再生资源企业共计构建工业总产值2986.98亿元。第三章格氏试剂反应平衡常数的测量3.1格氏试剂-陶瓷膜耦合试验金属络合物的稳定性是影响格氏试剂-陶瓷膜耦合过程的关键性因素。

格氏试剂反应平衡常数可以用来取决于络合物在水溶液中的稳定性，平衡常数值越大回应络合物就越平稳，格氏试剂-陶瓷膜耦合技术能否有效地除去水溶液的重金属离子，主要各不相同络合物与重金属离子的反应程度。如果水溶液中的重金属离子可以几乎与网合剂键合，构成尺寸较小的金属络合物，被陶瓷膜所囤积，废水中的重金属就可以构建几乎有效地的除去效果。因此，为了辨别格氏试剂反应的展开程度，具体反应原理，这就必须确认分解该络合物的格氏试剂反应平衡常数。

依照2.5.1所述方法，通过格氏试剂-陶瓷膜耦合过程测量格氏试剂反应平衡常数。在操作者压力0.2MPa，确认pH值、网合剂/金属离子质量浓度比条件下处置10mg/L仿真含铜废水，测量铜离子与PAA、CTS构成络合物的平衡常数，结果如表格3.1右图。3.2本章小结（1）由表格3.1由此可知，通过陶瓷膜处置分离出来游离金属离子与金属络合物，进而计算出来扣除的络合物平衡常数与文献使用电位滴定法所测的结果较为完全一致，该方法是不切实际的。（2）由试验结果由此可知，pH=2与pH=1.25时，Cu2+分别与PAA、CTS所构成的络合物的平衡常数都较为小，这解释该酸性条件下络合物PAA-Cu与CTS-Cu是不稳定的，很更容易解离，为先前酸解法重复使用PAA与CTS获取了可行性。

（3）Cu与PAA、CTS反应的平衡常数大小有所不同，这说明了PAA与CTS格氏试剂Cu2+的亲和力是有差异的，其中PAA-Cu平衡常数大于CTS-Cu，PAA对Cu2+的亲和力大于CTS。这有可能是因为PAA依赖羧基静电作用格氏试剂Cu2+，而CTS同时所含具备络合作用的氨基与及其邻位的羟基，可以利用离子键起到和氢键起到，从而可以与Cu2+构成结构更加平稳的络合物，因此CTS-Cu的平衡常数小于PAA-Cu，CTS与Cu2+的键合力更加强劲，随后的实验也证明了这一点。

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