在冶金、電鍍等過(guò)程中會(huì)有含鉻廢水產(chǎn)生。鉻在自然界中以多價(jià)態(tài)形式存在(-2~6價(jià)),在水體中主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)形式存在。
經(jīng)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(wěn)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(qiáng),進(jìn)入人體后,可對(duì)人體細(xì)胞進(jìn)行氧化,對(duì)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(xué)還原法、吸附法、離子交換法等進(jìn)行去除。
化學(xué)還原法是通過(guò)加入還原劑將Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ),再通過(guò)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(jīng)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(yīng)30min并調(diào)節(jié)廢水pH=7~8,靜置取上層清液測(cè) 定鉻質(zhì)量濃度并計(jì)算每噸水所得污泥質(zhì)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(shuō)明廢水中的鉻大部分以Cr(Ⅵ)形式存在,直接中和無(wú)法去除;而隨硫酸亞鐵加入,鉻去除率明顯提高,當(dāng)(Cr6+)/n(Fe2+)=1/2時(shí),鉻去除率已達(dá)99.65%,Cr(Ⅵ)被還原成Cr(Ⅲ),通過(guò)調(diào)節(jié)pH在7~8范圍內(nèi)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(jìn)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(fā)生如下還原反應(yīng):
六價(jià)鉻質(zhì)量濃度可由200~500mg/L降低至《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900—2008)對(duì)總鉻的限值(0.5mg/L)要求。
另外,對(duì)比研究了硫酸亞鐵和焦亞硫酸鈉還原六價(jià)鉻的利弊。結(jié)果表明:硫酸亞鐵在還原Cr(Ⅵ)時(shí),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?。福保福ィ?,而藥劑添加量?jī)H為硫酸亞鐵的18.1%;但焦亞硫酸鈉在使用過(guò)程中需要加入大量濃硫酸,且易產(chǎn)生二氧化硫,對(duì)空氣造成污染;此外,硫酸根的生成會(huì)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(shí),可采用吸附法深度去除。北京賽科康侖環(huán)??萍加邢薰踞槍?duì)預(yù)處理后總鉻質(zhì)量濃度為4.76mg/L的電鍍廢水,用自主研發(fā)的KL-CrH1吸附材料進(jìn)行深度吸附脫除鉻,連續(xù)運(yùn)行5h后,出水中鉻質(zhì)量濃度低于0.1mg/L。此方法操作簡(jiǎn)便,吸附效果較好,吸附材料無(wú)需再生,應(yīng)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(shí)間為5h,Cr(Ⅵ)去除率可達(dá)98%以上,其吸附過(guò)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(fù)載改性沸石為吸附劑對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附效果,結(jié)果表明,混合了不溶性腐殖酸的復(fù)合吸附劑吸附容量更大,適用于高質(zhì)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(fù)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(zhì)量輕、富集鉻后對(duì)環(huán)境造成二次污染的問(wèn)題;此材料對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附率可達(dá)90%以上。生物質(zhì)廢棄物柚子皮也可作為吸附材料,其表面纖維狀物質(zhì)內(nèi)存在細(xì)微孔道,比表面積巨大,可用于吸附除鉻[18-19],其對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附去除率在91%以上。廢棄物的資源化利用是未來(lái)環(huán)保行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
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