鉈作為一種劇毒重金屬元素，其毒性遠超鉛、汞、鎘等常見重金屬，成人致死劑量不足1克。近年來，隨著我國有色金屬冶煉行業(yè)的快速發(fā)展，冶煉廢水中的鉈污染問題日益凸顯。本文將系統(tǒng)分析當(dāng)前冶煉廢水藥劑法除鉈的技術(shù)原理、典型工藝及應(yīng)用案例，為相關(guān)企業(yè)提供技術(shù)參考。

藥劑法除鉈技術(shù)原理

藥劑法除鉈技術(shù)主要通過氧化-沉淀-吸附三重協(xié)同作用實現(xiàn)鉈的高效去除。其核心機理可分為三個關(guān)鍵步驟：

氧化轉(zhuǎn)化階段：利用氧化劑將廢水中的一價鉈（Tl?）轉(zhuǎn)化為三價鉈（Tl3?）。這一過程至關(guān)重要，因為Tl3?的氫氧化物溶度積（K_{sp}=10^{-44}）遠低于Tl?（K_{sp}=10^{-22}），更易形成穩(wěn)定沉淀。常用的氧化劑包括高錳酸鉀、過氧化氫、次氯酸鈉等，其中高錳酸鉀在pH 6-9條件下氧化效率可達95%以上。

化學(xué)沉淀階段：通過投加硫化物、氫氧化物等沉淀劑，使Tl3?生成Tl(OH)?或Tl?S?沉淀。長沙華時捷環(huán)保研發(fā)的多效復(fù)合鈉鹽除鉈藥劑，能在pH 11條件下使Tl(OH)?膠體快速形成，沉淀效率達99%。硫化鈉雖然能與Tl?生成Tl?S沉淀，但其溶度積（5.0×10^{-21}）限制最終出水鉈濃度不低于45μg/L，難以滿足最新排放標(biāo)準(zhǔn)。

吸附富集階段：采用改性吸附材料對殘留鉈離子進行深度去除。江西三石公司開發(fā)的N-乙酰半胱氨酸改性二氧化硅氣凝膠，其表面富含-COOH、-NH?等活性基團，對Tl3?的吸附容量達350mg/g，可使出水鉈濃度降至0.1μg/L以下。羥基氧化鐵（FeOOH）因其大比表面積和表面羥基配位作用，對鉈的吸附效率可達98.5%。

典型工藝流程與應(yīng)用案例

多效復(fù)合鈉鹽除鉈工藝

云南某鉛鋅冶煉廠采用"石灰中和-除鉈藥劑-電化學(xué)"組合工藝處理含鉈廢水。原水鉈濃度0.04mg/L，經(jīng)pH調(diào)節(jié)至11后投加華時捷除鉈藥劑（0.0484kg/m3），配合電化學(xué)處理，最終出水鉈濃度降至0.00004mg/L，去除率99.9%。該工藝噸水處理成本僅增加5-8元，且無需大規(guī)模改造現(xiàn)有設(shè)施。

工藝優(yōu)勢體現(xiàn)在：

兼容性強：可直接嵌入現(xiàn)有中和沉淀工藝段

運行穩(wěn)定：30天連續(xù)試驗顯示抗水質(zhì)波動能力強

協(xié)同除雜：對鉛、鋅、砷等重金屬同步去除率>90%

硫化鈉-羥基氧化鐵復(fù)合工藝

四川某冶煉企業(yè)采用兩級"石灰+除鉈藥劑+重金屬捕捉劑"工藝處理高濃度含鉈廢水。原水鉈濃度2.6-8.9mg/L，經(jīng)一級處理后降至0.1mg/L以下，二級處理后穩(wěn)定在0.003mg/L，滿足GB31573-2015特別排放限值要求。該工藝創(chuàng)新性地采用硫化鈉與羥基氧化鐵復(fù)合藥劑，通過硫化物沉淀與表面吸附協(xié)同作用提升去除效率。

關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括：

pH控制：一級反應(yīng)pH=11，二級反應(yīng)pH=9-10

藥劑配比：硫化鈉:羥基氧化鐵=1:2（質(zhì)量比）

反應(yīng)時間：每級30-40分鐘

氧化-吸附深度處理工藝

針對鉭鈮冶煉廢水中的微量鉈污染，江西三石公司開發(fā)了"高錳酸鉀氧化-改性氣凝膠吸附"工藝。該工藝首先利用高錳酸鉀將Tl?氧化為Tl3?，再通過硫化鈉-羥基氧化鐵-改性二氧化硅氣凝膠復(fù)合藥劑進行深度吸附。工業(yè)試驗表明，進水鉈濃度50μg/L時，出水可穩(wěn)定低于0.1μg/L，達到地表水III類標(biāo)準(zhǔn)。

工藝創(chuàng)新點在于：

氣凝膠改性：采用N-乙酰半胱氨酸修飾，比表面積提升至800m2/g

Pt納米顆粒催化：添加1-5%Pt納米顆粒提升氧化效率20%

冷凍干燥技術(shù)：保持氣凝膠三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)完整性

技術(shù)經(jīng)濟性分析與比較

藥劑法除鉈技術(shù)相比膜分離、離子交換等工藝具有顯著成本優(yōu)勢。云南案例顯示，多效復(fù)合鈉鹽工藝噸水藥劑成本約0.8元，僅為反滲透處理的1/5。湖南某冶煉廠采用ARSC-YJ06脫鉈藥劑，兩段處理總成本6.5元/噸，較傳統(tǒng)生物法降低30%。

主要技術(shù)限制包括：

污泥處置難題：每處理1噸廢水產(chǎn)生0.8-1.2kg含鉈危廢，需專用固化填埋

鹽分干擾：TDS>50g/L時，藥劑消耗量增加40-60%

有機物影響：萃取劑仲辛醇會與鉈競爭吸附位點

未來發(fā)展方向

低碳化工藝創(chuàng)新：光伏驅(qū)動加藥系統(tǒng)可降低電耗30%，某中試項目已實現(xiàn)噸水碳減排2.3kg。厭氧生物除鉈技術(shù)利用硫酸鹽還原菌將Tl?轉(zhuǎn)化為Tl?S，能耗僅為化學(xué)氧化的1/8。

智能控制系統(tǒng)：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能加藥系統(tǒng)通過在線鉈監(jiān)測反饋調(diào)節(jié)加藥量，某鉛鋅廠應(yīng)用后藥劑消耗減少18%。數(shù)字孿生技術(shù)可模擬不同水質(zhì)條件下的藥劑反應(yīng)動力學(xué)，為工藝優(yōu)化提供支撐。

資源回收利用：新型硫代硫酸鹽沉淀法可使鉈以Tl?S?形式回收，純度達99.5%，具有經(jīng)濟價值。微生物燃料電池在處理含鉈廢水同時發(fā)電，實驗室規(guī)模電能轉(zhuǎn)化效率達15%。

結(jié)論

藥劑法作為冶煉廢水除鉈的主流技術(shù)，通過氧化-沉淀-吸附多機制協(xié)同，可經(jīng)濟高效地實現(xiàn)鉈污染控制。未來應(yīng)重點開發(fā)低碳藥劑、智能控制系統(tǒng)和資源化工藝，以應(yīng)對日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。企業(yè)在選擇除鉈工藝時，需綜合考慮水質(zhì)特性、排放標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)濟成本，優(yōu)先采用"預(yù)處理-深度處理"的組合工藝路線。隨著技術(shù)進步，藥劑法將在冶煉廢水鉈污染治理中發(fā)揮更加重要的作用。