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時間:2025-01-09 11:21:50
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在冶金、電鍍等過程中會有含鉻廢水產生。鉻在自然界中以多價態形式存在(-2~6價),在水體中主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)形式存在。
經我們研究表明:在還原性條件下,Cr主要為Cr(Ⅲ),以Cr(OH)3和Cr2O3形式存在,易被配合沉淀去除;但Cr(Ⅲ)在空氣中暴露即被氧化成Cr(Ⅵ)并穩定存在于水體中,主要以HCrO-、CrO2-形式存在。Cr(Ⅵ)的氧化能力較強,進入人體后,可對人體細胞進行氧化,對呼吸道、消化黏膜等有刺激作用,是致癌物之一。目前,溶液中的Cr(Ⅵ)主要采用化學還原法、吸附法、離子交換法等進行去除。
化學還原法是通過加入還原劑將Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ),再通過混凝或中和沉淀法分離去除。目前使用較多的還原劑有硫酸亞鐵、焦硫酸鈉、硫化鐵等。
經我們采用硫酸亞鐵還原天津某電鍍廠含Cr(Ⅵ)廢水。在pH=3條件下,控制不同的n(Cr6+)/n(Fe2+)加入七水合硫酸亞鐵固體,反應30min并調節廢水pH=7~8,靜置取上層清液測
定鉻質量濃度并計算每噸水所得污泥質量(干)。若不用亞鐵鹽還原而直接加堿中和,則廢水中鉻去除率僅為21.35%,說明廢水中的鉻大部分以Cr(Ⅵ)形式存在,直接中和無法去除;而隨硫酸亞鐵加入,鉻去除率明顯提高,當(Cr6+)/n(Fe2+)=1/2時,鉻去除率已達99.65%,Cr(Ⅵ)被還原成Cr(Ⅲ),通過調節pH在7~8范圍內可生成氫氧化鉻沉淀而被去除。此外,亞鐵鹽被氧化為鐵鹽,水解生成氫氧化鐵。生成的氫氧化鐵可吸附Cr(Ⅲ)一同沉淀,進一步去除Cr(Ⅲ)。
我們研究了用焦亞硫酸鈉處理含鉻廢水。在pH=2~3條件下,焦硫酸根與鉻離子發生如下還原反應:
六價鉻質量濃度可由200~500mg/L降低至《電鍍污染物排放標準》(GB21900—2008)對總鉻的限值(0.5mg/L)要求。
另外,對比研究了硫酸亞鐵和焦亞硫酸鈉還原六價鉻的利弊。結果表明:硫酸亞鐵在還原Cr(Ⅵ)時,藥劑添加量大,且生成氫氧化鉻和氫氧化鐵兩類沉淀物,污泥量大;而用焦亞硫酸鈉處理后,廢水清亮,污泥量少(減小81.8%),而藥劑添加量僅為硫酸亞鐵的18.1%;但焦亞硫酸鈉在使用過程中需要加入大量濃硫酸,且易產生二氧化硫,對空氣造成污染;此外,硫酸根的生成會大大增加水體中鹽的含量,在廢水零排放要求下,脫鹽成本增加。
廢水中鉻含量不高時,可采用吸附法深度去除。北京賽科康侖環保科技有限公司針對預處理后總鉻質量濃度為4.76mg/L的電鍍廢水,用自主研發的KL-CrH1吸附材料進行深度吸附脫除鉻,連續運行5h后,出水中鉻質量濃度低于0.1mg/L。此方法操作簡便,吸附效果較好,吸附材料無需再生,應用前景較好。
我們研究室溫下活性炭吸附去除Cr(Ⅵ)的效果,獲得吸附平衡時間為5h,Cr(Ⅵ)去除率可達98%以上,其吸附過程符合Freundlich吸附等溫方程。方金鵬[16]研究了以殼聚糖和不溶性腐殖酸負載改性沸石為吸附劑對Cr(Ⅵ)的吸附效果,結果表明,混合了不溶性腐殖酸的復合吸附劑吸附容量更大,適用于高質量濃度(ρ(Cr(Ⅵ))>100mg/L)含鉻廢水的處理。
我們用活性炭包裹硅砂或玻璃纖維獲得多孔碳-硅砂/玻纖復合材料,這種材料吸附鉻后可回收用作玻璃著色劑,解決了活性炭質量輕、富集鉻后對環境造成二次污染的問題;此材料對Cr(Ⅵ)的吸附率可達90%以上。生物質廢棄物柚子皮也可作為吸附材料,其表面纖維狀物質內存在細微孔道,比表面積巨大,可用于吸附除鉻[18-19],其對Cr(Ⅵ)的吸附去除率在91%以上。廢棄物的資源化利用是未來環保行業的發展趨勢。
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