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废水中镉的处理方法范文1
[例1]下列说法中正确的是( )
A.汞、铬、镉、铅、砷及其化合物造成污染都属于重金属污染
B.重金属元素及其化合物都是有毒的,轻金属元素及其化合物没有毒性
C.废旧电池中的汞、镉、铅等重金属盐会造成污染,必须收集统一作深埋处理
D.重金属污染源不多,一般地区不会发生重金属污染
[简析] A 含重金属元素的废弃物品必须收集起来集中处理,但不能跟普通垃圾一样进行深埋处理,否则会造成地下水污染等危害。
[提示]重金属污染主要指含有汞、镉、铬、铅等重金属元素及其化合物,和非金属砷及其化合物对环境的污染。并非所有重金属元素都有毒(如铁、锰等属于人体必需元素),并不是所有轻金属元素都没毒(如锂、铍也有较强毒性)。
[例2]发生水体镉污染,处置人员加入大量石灰和聚氯化铝(也可用聚合硫酸铁,即PFS),PFS的化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m(n
A.在元素周期表中,铝元素属于主族元素,铁和镉元素都属于副族元素
B.污染河水中的镉元素可以用原子吸收分光光度法等方法来检测
C.PFS中含有Fe3+、Fe2+离子,投入污染河水中都会转化为氢氧化铁胶体吸附含镉物质
D.工业上可以用铝土矿为原料制取聚氯化铝,可以用赤铁矿为原料制取PFS
[简析] C 元素周期表中,铁元素在第四周期、第VIII族,镉元素在第四周期、第IIB族。原子吸收分光光度法等是确定一些金属元素的常用方法。PFS是碱式硫酸铁,从“[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m”中可计算出其中铁元素的化合价是+3价。
[提示]聚氯化铝、聚氯化铁、聚硫酸铁等都是常用的凝聚剂。在除去废水中含镉等重金属元素时,常先将重金属转化为沉淀,再加这类凝聚剂作吸附剂。
[例3]镍镉电池和锂电池等是手机、电脑、相机等常用的小型可充电电池,铅蓄电池是汽车用常用的可充电电池。这些电池中大多含有汞、镉、铅等重金属元素化合物。
(1)镍镉电池的总化学反应可以表示为:
Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2
镍镉电池放电时,其正极反应为 ,在电池充电时,其阴极周围溶液的pH值不断 (填“减小”或“增大”);
(2)废旧镍镉电池随意丢弃易造成重金属污染,必须回收后统一处理。工业上集中处理废旧可充电的镍镉电池的方法有:
方法一,先将镍镉电池完全浸入硫酸中,再用小电流电解使镉在阴极沉积。
方法二,先将镍镉电池完全浸入硫酸中,用铝粉分段置换沉淀镉和镍。
废旧镍镉电池浸入硫酸溶液中,发生反应的离子方程式有___________________;根据以上信息判断金属镍和金属镉的活动性强弱为_____________。
方法二中铝粉分段置换时,后阶段发生的的离子方程式为___________________。
(3)在第(2)问方法一中,最后得到的残留溶液中仍会有少量镉离子存在,为了进一步除去其中的镉离子,请提出一种可行的方法_______________________(已知Cd(OH)2的溶度积常数为1.1×10-15)。
[答案](1)NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH- 增大
(2)Ni(OH)2+2H+=Ni2++2H2O Cd(OH)2+2H+=Cd2++2H2O
Cd+2H+=Cd2++H2 NiO(OH)+3H+=Ni3++2H2O
Ni>Cd 3Ni2++2Al=2Al3++3Ni
(3)“加石灰使镉离子转化为难溶的氢氧化镉沉淀”或“用合适的阳离子交换树脂进行离子交换处理”等。
[简析]方法一中,镍镉电池浸入硫酸后溶解生成硫酸镉、硫酸镍混合溶液,小电流电解时使镉在阴极沉积,由此可判断Cd2+离子比Ni2+氧化性强,进而可判断镍的金属活动性比镉强。根据氢氧化镉的溶度积常数可判断氢氧化镉是一种难溶物质,所以可以用中和沉淀法处理冶炼含镉废水和电镀含镉废水。
[提示]中和沉淀法、氧化还原法、离子交换法等是除去重金属污染的常用方法。如Cd2+离子比水中其他离子与阳离子交换树脂有较强的结合力,能优先交换。
[例4](1)工业废水中常含有不同类型的污染物,可采用不同的方法处理。以下是乙同学针对含不同污染物的废水提出的处理措施和方法,其中正确的是( )
选项 污染物 处理措施 方法类别
A 废酸 加生石灰中和 物理法
B Cu2+等重金属离子 加硫酸盐沉降 化学法
C 含复杂有机物的废水 通过微生物代谢 物理法
D 碱性的废水 用CO2来中和 化学法
(2)工业废水必须经过处理达到排放标准后才能排放,硫酸工业的废水主要含有微量硫酸、铁离子和铅离子等重金属离子,一般用石灰来除去这些有害成分,原理是____________。
(3)电镀等工业中对含铬废水的处理原理是将Cr2O72-转化为Cr3+,再将Cr3+转化为沉淀。废水pH与Cr2O72-转化为Cr3+的关系如图1,实验室模拟工业电解法处理含铬废水的装置如图2:
①含铬废水预处理的方法是 。
②在图1“( )”中标出电源的正、负极。
③实验中除能观察到废水的颜色发生明显变化外,还可能观察到的其它现象是 。
④当废水颜色不再发生明显变化时,切断电源,取出电极,再调节电解液的pH至8左右。调节pH的目的是 。
⑤含铬废水国家排放标准为Cr(VI)含量≤0.1000mg/L。取上述电解后的废水200.00mL,调节pH=1后置于锥形瓶中,用浓度为0.0001mol/L的KI溶液滴定,至滴定终点时,用去KI溶液9.00mL。已知酸性条件下,I-被Cr2O72-氧化的产物为I2。上述电解法处理后的废水中Cr(VI)的含量______mg/L。
[答案](1)D
(2)中和硫酸,石灰跟铁离子等反应等形成絮状沉淀有较好的吸附作用,从而除去重金属离子
(3)①调节pH为1左右 ②+ ③阴极区产生沉淀
④使溶液中的Fe3+、Cr3+全部转化为氢氧化物沉淀 ⑤0.0780 mg/L
[简析]第(2)问中,在含有铁离子和铅离子等重金属离子的废水加石灰,目的是调节溶液pH,以利于铁离子和铅离子转化为难溶物质沉淀。
对于第(3)问,观察图1可得出强酸性条件下Cr2O72-转为Cr3+的转化率高,pH>2时转化率就不理想,所以应将废水先酸化处理。要将Cr2O72-转为Cr3+必须加还原剂,观察图2可得出铁棒可在电解过程中生成Fe2+,作为所需要的还原剂,所以铁棒应作电解池的阳极。Fe2+离子进入溶液后,跟Cr2O72-发生氧化还原反应:Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O
所以,图2中铁棒应该跟电源正极相连接。待到溶液中Cr2O72-全部转化为Cr3+时,再调节溶液的pH,促使Fe3+和Cr3+离子转化为难溶的氢氧化铬和氢氧化铁沉淀。
[提示]铬的化合物有毒,铬以从消化道进入人体为主,也可经呼吸道进入人体。必须对铬的冶炼、电镀、皮革、染料、制药等工厂所排放的废气和废液进行处理。工业处理含铬废水时,通常要先将Cr(VI)转化为Cr(III)。
[例5]以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。
难溶物 Ksp
Ca3(AsO4)2 6.8×10-19
AlAsO4 1.6×10-16
FeAsO4 5.7×10-21
污染物 H2SO4 As
浓度 28.42 g/L 1.6 g・L-1
排放标准 pH 6~9 0.5 mg・L-1
表1.几种砷酸盐的Ksp 表2.工厂污染物排放浓度及允许排放标准
回答以下问题:
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)= mol・L-1。
(2)写出难溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表达式:Ksp[Ca3(AsO4)2]= ,若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol・L-1,c(AsO43-)的最大是 mol・L-1。
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),写出该反应的离子方程式 。
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为 ;
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为 。
[答案](1)0.29 (2)c3 (Ca2+)・c2 (AsO43-) 5.7×10-17
(3)2H++MnO2+H3AsO3=H3AsO4+Mn2++H2O
(4)①CaSO4 ②H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右时AsO43-浓度增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀
[简析]根据表中“28.42 g/L”可求出废水中硫酸的物质的量浓度。表中可查得AlAsO4的离子积为1.6×10-16 ,FeAsO4的离子积为5.7×10-21,当混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol・L-1时,溶液中c(AsO43-)的最大值是5.7×10-17mol∙L-1。
溶液中硫酸根离子浓度比较大,投入大量石灰时会容易产生大量的硫酸钙沉淀。由于砷酸是一种弱酸,在酸性溶液中电离程度更小,所以砷酸钙要到弱碱性时才开始沉淀。
废水中镉的处理方法范文2
1.铅的来源。铅常被用作原料应用于蓄电池、电镀、颜料、橡胶、农药、燃料等制造业。铅板制作工艺中排放的酸性废水(pH<3=铅浓度最高,电镀废液产生的废水铅浓度也很高。
2.镉的来源。镉是一种灰白色的金属,自然界中主要以二价形式存在。镉电镀可以为钢、铁等提供一种抗腐蚀性的保护层,具有吸附性好且镀层均匀光洁等特点,因此工业上90%的福用于电镀、颜料、塑料稳定剂、合金及电池等行业,含镉废水的来源还包括金属矿山的采选、冶炼、电解、农药、医药、电镀、纺织印染等行业的生产过程中。
3.镍的来源。废水中镍的来源废水中的镍主要以二价离子存在,比如硫酸镍、硝酸镍以及与许多无机和有机络合物生成的镍盐。含镍废水的工业来源很多,其中主要是电镀业,此外,采矿、冶金、石油化工、纺织等工业,以及钢铁厂、印刷等行业排放的废水中也含有镍。
4.银的来源。常见银盐中唯一可溶的是硝酸银,也是废水中含银的主要成分。硝酸银广泛应用于无线电、化工、机器制造、陶瓷、照相、电镀以及油墨制造等行业,含银废水的主要来源是电镀业和照相业。
三、重金属污染物在环境中的存在形式
重金属污染物在大气、水、沉积物、土壤、植物等体系中均有分布,在不同体系中的存在形式不同。重金属在土壤中的存在形式、土壤重金属污染主要是由于使用污泥和污水灌溉造成的,污水中工业废水占60%~80%,且成分复杂,都不同程度含有生物难以降解的重金属。
1.重金属在水中的存在形式。近年来,中科院等对长江水环境中重金属的背景值进行了较深入的考察,结果表明河水中大部分元素主要以悬浮颗粒态存在,而溶解部分的重金属浓度较低,并且总量越是偏高的元素,以悬浮颗粒态存在的比例也越高。这一特征与区域条件有密切联系,当地理风化强烈时,悬浮质含量直接影响水环境中元素浓度分布。同时,化学风化微弱使元素难以释放,河水碱性偏低更使溶解态重金属浓度偏低。
2.重金属在沉积物中的存在形式。通过各种途径进入水环境的重金属,绝大部分随物理、化学、生物及物理化学作用的进行,迅速转移到沉积物中或通过悬浮物转移到沉积物中。沉积物中重金属赋存状态及特征为:Pb主要趋向于同Fe/Mn水合氧化物、碳酸盐相结合,Cu主要形成残渣相和有机质相,而Zn易同Fe/Mn水合氧化物、碳酸盐相结合;Pb、Zn以非残渣相为主要成分,Cu以残渣相为主要成分。
四、常用的重金属废水处理方法
重金属废水处理的方法有很多,可分为两大类:一类是使溶解性的重金属转变为不溶或者难溶的金属化合物,从而将其从水中除去。另一类是在不改变重金属化学形态的情况下进行浓缩分离,例如反渗透法、电渗析法、离子交换法、蒸发浓缩法等。
1.氢氧化物沉淀法。该方法是通过向重金属废水投加碱性沉淀剂(如石灰乳、碳酸钠液碱等),使金属离子与轻基反应,生成难溶的金属氢氧化物沉淀,从而予以分离的方法。
2.硫化物沉淀法。该方法是通过向废水中投加硫化剂,使金属离子与硫化物反应,生成难溶的金属硫化物沉淀从而得以分离的方法。硫化剂可采用硫化钠、硫化氢或硫化亚铁等。此法的优点是生成的金属硫化物的溶解度比金属氢氧化物的溶解度小,处理效果比氢氧化物沉淀更好,而且残渣量少,含水率低,便于回收有用金属。缺点是硫化物价格高。
3.还原法。该方法是通过向废水中投加还原剂,使金属离子还原为金属或低价金属离子,再投加石灰使其成为金属氢氧化物沉淀从而得以分离的方法。还原法可用于铜、汞等金属离子的回收,常用于含铅废水的处理。
4.离子交换法。离子交换法是利用离于交换剂的交换基团,与废水中的金属离子进行交换反应,将金属离子置换到交换剂上予以除去的方法。用离子交换法处理重金属废水,如Cu2+、Zn2+、Cd2+等,可以采用阳离子交换树脂;而以阴离子形式存在的金属离子络合物或酸根(HgCl2-、Cr2O72等),则需用阴离子交换树脂予以除去。
5.铁氧体法。铁氧体是由铁离子、氧离子以及其它金属离子所组成的氧化物,是一种具有铁磁性的半导体。采用铁氧体法处理重金属废水是根据铁氧体的制造原理,利用铁氧体反应,把废水中的二价或三价金属离子,充填到铁氧体尖晶石的晶格中去,从而得到沉淀分离的方法。
6.电解法。电解法是利用电极与重金属离子发生电化学作用而消除其毒性的方法。按照阳极类型不同,将电解法分为电解沉淀法和回收重金属电解法两类。电解法设备简单、占地小、操作管理方便、而且可以回收有价金属。但电耗大、出水水质差、废水处理量小。
7.膜分离方法。该方法是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,在不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法。膜分离法包括反渗透法、电渗析法、扩散渗折法、液膜法和超滤法等。
8.吸附法。该方法是利用吸附剂将废水中的重金属离子除去的方法。吸附法由于占地面积小、工艺简单、操作方便、无二次污染,特别适用于处理含低浓度金属离子的废水。
五、结语
重金属的污染问题已成为今世界各国共同关注的问题,国内外对重金属的处理方面的研究正在全面进行中。我国也在这方面取得了瞩目的成绩。
[摘要]随着工业排污量急剧增加,大量重金属污染排向了物环境中。在一定条件下,某些重金属(例如汞)还能在某些微生物的作用下转化为毒性更大的有机物质。另外,有毒重金属可以长期停留与积累在环境中,通过食物链逐级富集,最终进入人体,甚至通过遗传或母乳使婴儿受害,主要表现为富集在人体某些器官内形成慢性中毒。因此,重金属污染物的处理技术成为一个研究的热点,其成果有着重大的现实意义。
[关键词]重金属工业污染离子交换电解吸附
参考文献:
[1]任高平.化学法治理铜件酸洗废水并电解回收铜[J].工业水处理,1986,(06).
[2]宋世林,赵玉娥.化学法处理含铬废水试验[J].电镀与环保,1984,(02).
废水中镉的处理方法范文3
关键词:电镀废水 处理方法
1 概述
电镀和金属加工业废水中锌的主要来源是电镀或酸洗的拖带液。污染物经金属漂洗过程又转移到漂洗水中。酸洗工序包括将金属(锌或铜)先浸在强酸中以去除表面的氧化物,随后再浸入含强铬酸的光亮剂中进行增光处理。该废水中含有大量的盐酸和锌、铜等重金属离子及有机光亮剂等,毒性较大,有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质,对人类危害极大。因此,对电镀废水必须认真进行回收处理,做到消除或减少其对环境的污染。本文就电镀废水处理的优化设计、电镀废水处理的有效方法、电镀废水循环使用等,做进一步的研究和探讨。
2 电镀废水处理的优化设计
2.1 废水处理方案的提出。首先要落实环保设计单位,提供废水处理方案。按照工艺流程及排水环节,明确各股重金属和综合废水的处理能力、污水处理工艺措施及处理效率,并提供废水处理方案,包括拟采取措施的工艺文字说明和流程图(已提供的方案中没看懂含重金属废水是混合处理还是单独处理)。提供各废水处理设施的进、出口和厂区废水总排口的废水监测数据。以下为本项目应执行的排水标准,每一种第一类污染物必须有单独的废水处理装置,并保证该处理装置排口的第一类污染物达标,否则有稀释排放的嫌疑,请据此调整本项目废水处理方案。
2.2 污水综合排放标准。污水综合排放标准,必须达到或符合国家和本地区的污水排放标准。例如,DB12/356-2008《污水综合排放标准》(三级),如表1所示。
电镀废水车间排口第一类污染物执行GB21900-2008《电镀污染物排放标准》,如表2所示。
2.3 排放环节和治理措施。同类电镀车间废水的排放环节和治理措施,如表3所示。
2.4 拟建项目固废产生及排放。拟建项目固废产生及排放一览表,如表4所示。
3 电镀废水处理的有效方法
3.1 化学处理法。通过向电镀废水中投加化学药剂,使废水中的污染物质发生氧化,还原化学反应或产生混凝,然后从水中分离出去,使废水得到净化,达到排放标准后排放。根据废水中含有的污染物质的不同,可采用不同的处理工艺。如处理含氰废水(氰化镀铜、镀镉、镀银,镀合金等)投加氧化剂(可选用次氯酸钠,漂白粉,漂白精,液氯等);处理含铬废水投加还原剂(可选用亚硫酸氢钠、水合肼、硫酸亚铁等);处理镀锌(碱性锌酸盐镀锌)废水投加混凝剂;处理酸、碱废水投加中和药剂等。然后用沉淀、气浮,过滤等固液分离措施将金属氢氧化物从废水中分离出来,使废水达到排放标准,分离出来的污泥可根据其特性,进行综合利用或无害化处理,防止造成二次污染。
3.2 电解处理法。氰化镀银和无氰镀银及酸性镀铜废水可以采用电解法处理,在镀银生产线的一级漂洗槽旁边安装一个回收银电解槽,采用无隔膜单极式电解槽,废水中的银离子在电解过程中沉积在阴极,定期回收金属银。对于氰化镀银废水,在电解回收银的同时,也进行了电解破氰,处理后的水返回一级漂洗槽,末级漂洗槽采用流动水漂洗,漂洗水达到排放标准直接排放。用同样的技术处理酸性镀铜废水,可以回收金属铜。这种电解回收金属的设备,阴极材料一般可采用不锈钢,阳极材料应采用不溶性阳极(如钛镀二氧化铅,钛涂二氧化钌、石墨等),电解槽的电源可采用直流电源或脉冲电源。近几年来有人通过研究,提出了对电镀废水处理众多的技术,按照统一的数学模型来评阶择优,综合考虑技术、经济、环境,资源、能源诸因素,使技术选择建立在科学化的基础上,这是可取的方法。
3.3 离子交换法。利用离子交换树脂活性基团上的可交换离子(H+、Na+、OH-等),去除废水中的阳、阴离子。此法处理电镀废水不仅可回用水,还可回收金属离子溶液。这种方法已用于处理含有金、镍、铜、镉、铬等废水。近年来人工合成的专门用于处理电镀废水的弱酸、弱碱大孔树脂,可分别用于去除铬、镍和铜,以及一些金属的氰化络合阴离子。一般说来,离子交换法初次投资较大,操作管理水平要求较高,但处理效果稳定,由于能回用金属和水,是当前电镀废水实现闭路循环的主要治理方法之一。存在的主要问题是再生废液会有钠、铁、氯根等杂质离子不能直接回用于镀槽中,排入环境会造成污染。
3.4 膜分离法。利用半透膜或离子交换膜等膜材料,在外加推动力下,使废水中的溶解物和水分离浓缩,以净化废水。在膜分离法中,反渗透法用于含镍、含镉废水的浓缩处理已应用于生产。隔膜电解法用于再生镀铬废液。扩散渗析法可用于酸液回收。膜分离方法成本较高。
3.5 蒸发浓缩法。利用热源和蒸发器在常压或负压下直接浓缩废水。用这种方法处理高浓度废水比较经济,常同三级逆流漂洗、气-水喷淋,或同离子交换法联合使用。目前生产中广泛采用钛管薄膜蒸发器和蒸发釜来浓缩含铬废水、含氰废水等,也是闭路循环的主要处理流程之一。
3.6 活性炭吸附法。活性炭具有非常多的微孔结构和巨大的同比表面积,通常1g活性炭的表面积达700~1700m2,因而具有极强的物理吸附力,能有效地吸附废水中的六价铬离子(Cr6+)等重金属离子。当活性炭达到吸附平衡后,还可以采用加热、酸浸泡、碱浸泡等方式除去吸附物,使活性炭再生。
3.7 交换液膜法。采用水包油包水双重乳液体系,液膜为煤油和表面活性剂或添加剂,以无载体液膜、有载体液膜、含浸型液膜等浸入电镀废水,流动载体在膜外相界面有选择地络合重金属离子,然后在液膜内扩散,在膜内界面上解络。重金属离子进入膜内相得到富集,流动载体返回膜外相界面,如此过程周而复始,自动进行,使得废水得到净化,重金属得到回收利用。
4 电镀废水循环使用
4.1 自然循环。漂洗工序是电镀生产中的重要环节。采用不同的漂洗方法直接影响漂洗水的耗量及废水的处理,在保证镀件质量的前提下,应把漂洗水耗量压缩到最低,使漂洗水耗量小于或等于电镀槽液的蒸发量及带出量之和,即小于槽液的消耗量。这时即可以把漂洗水全部补充到电镀槽,不向外排放废水,实现自然循环,此时也不需要废水处理设施了;在所有解决电镀废水污染问题的方法中,自然循环的办法是最好的办法。怎样实现电镀废水的自然循环?如镀装饰铬,槽液温度50℃,恒温8小时,蒸发量为10%,镀件附着液带出量控制在1%,采用四级逆流漂洗蒸发量每槽为1%,以上合计为15%,每班补充同等数量的新鲜水,把增加的漂洗水控制在15%以下,即可实现自然循环。又如镀镍铁合金,镀液温度60℃,恒温8小时,蒸发量为12.5%,控制镀件附着液带出量为1%,四级逆流漂洗,每槽自然蒸发量为1%,合计为17.5%,则漂洗水量控制在17.5%即可实现自然循环。控制带出量主要靠控制镀件在镀槽上的停留时间,必要时可增加向镀件进行吹气或喷雾清洗,使镀件附着液尽量滴落在镀槽内。控制漂洗水量主要靠多级逆流漂洗,必要时增加在漂洗槽上方进行喷淋喷雾和吹气,并可在漂洗槽中增加空气搅拌,提高漂洗效率,降低漂洗耗水量。
4.2 强制闭路循环。在电镀生产过程中,当采取了先进的漂洗方法和降低漂洗耗水量的措施之后,漂洗水的耗量仍大于槽液的减量(耗量)时,此时,就不能实现废水的自然循环,需要采取人工的强制措施,实现废水的闭路循环系统,称为废水的强制循环。
5 结束语
展望电镀废水处理技术的发展前景,首先是压缩水量,普遍推广逆流漂洗和喷淋技术;其次,对化学法产生的污泥和离子交换再生废液进行综合利用,以及研制适用于处理电镀废水的各种优质树脂和膜,以及进一步研究和完善闭路循环系统,以实现资源的充分利用。
参考文献:
[1]曾祥德.电镀废水处理技术的综合应用[J].电镀与精饰,2000/01:39-41.
[2]马小隆,刘晓东,周广柱.电镀废水处理存在的问题及解决方案[J].山东科技大学学报(自然科学版),2005/01:107-111.
废水中镉的处理方法范文4
关键词:改性膨润土;吸附;Cd2+;
Abstract: In this paper, by using starch and PVA modified bentonite to remove Cd2+ in waste water achieved a good result, based on the research of contact time, shock velocity, bentonite dosage, pH value and other factors on the bentonite adsorption ability, find out the optimum experimental conditions. The results show that, modified bentonite has good adsorption properties for Cd2+.
Key words: Modified bentonite; Adsorption; Cd2+;
中图分类号:X703 文献标识码:A文章编号:
镉作为一种有益于人类的重金属广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。但随着采矿、冶炼精炼和电镀工业的不断发展,大量的含镉废水排入河流而造成环境的污染。由于镉在环境中不能降解,具有很高的生物累计系数,在人体中的半衰期长达10至30年,它不断释放并产生持续毒性作用和累积效应,造成人体肾、骨骼损害,对生殖、免疫系统有毒副作用,并导致癌症发生。1955年日本发生的痛痛病就是镉污染造成的。目前治理镉污染的方法有化学沉淀法和吸附法。化学沉淀法处理镉的效能与水的pH值密切相关,如何准确控制污染水体的pH值以及污染水体pH值大于9.5时可能导致滤过水中铝超标带来次生的饮水卫生问题还未得到解决。吸附法是废水处理方法中的一类重要方法,目前常用的吸附剂为活性炭[1],因其吸附清除效果不高,且受到造价高,再生困难等限制,适用范围有限。
天然膨润土具有良好的吸附、离子交换等性能[2],在工艺上具有投资小、方法简便易行的优点,且我国天然膨润土资源丰富、价格低廉,在废水处理中具有广泛的应用前景[3]。未经改性的膨润土比表面积和吸附能力较差,故一般用于废水处理的膨润土都要经过改性,增大其比表面积,提高吸附能力。本文将膨润土经去离子打浆,弃去石英杂质[4],沉积干燥后与淀粉、PVA按照10:3:1的比例混合,先将淀粉-PVA混合液加热到80℃反应30min,然后直接将膨润土加入其中,常温下搅拌30min,所得产物离心、漂洗、干燥后研磨粉碎备用[5]。
1实验部分
试剂和仪器
膨润土(辽宁抚顺);淀粉 分析纯 (国药集团化学试剂有限公司);硫酸镉 分析纯(国药集团化学试剂有限公司);
原子吸收光谱仪zeenit700 (德国耶拿公司);酸度计 320型 (梅特勒-托利多仪器有限公司);X-射线衍射仪D/max-2200VPC (Rigaku);红外光谱仪 Magna560 (尼高力公司);水浴恒温振荡器 SHC-C型 (江苏江南仪器厂);真空干燥箱 DZF-6020型 (上海一恒科技有限公司);离心机TG18-WS(长沙维尔康湘鹰离心机有限公司)
1.2实验方法
将改性膨润土加入到制备好的Cd2+ 溶液中, 振荡吸附后离心, 取上清液用原子吸收分光光度计测定上清液中Cd2+ 浓度。
实验用膨润土原土及改性土的物理化学性能见表1.
表1 膨润土和改性膨润土的性质
膨润土经过改性后各项性质参数都得到提升,实验采用改性膨润土。
2结果与讨论
2.1接触时间对改性膨润土吸附Cd2+的影响
实验条件:Cd2+浓度:1.0mg/L;溶液体积:100mL;改性膨润土质量:1.0g;振荡速度:140 rpm;温度:20℃
图1是在5-480min内改性膨润土对Cd2+的吸附百分率随接触时间的变化的曲线图。由图可知,Cd2+的吸附百分率随接触时间的增加而增加。吸附时间达到60 min时,吸附基本达到平衡,吸附百分率为95.95%。超过60min去除效果随时间增加提高不明显。所以确定60min为平衡吸附时间,并将其应用于后面的试验。
2.2振荡速度对改性膨润土吸附Cd2+的影响
实验条件:Cd2+浓度:1.0mg/L;溶液体积:100mL;改性膨润土质量:1.0g;振荡时间:60min;温度:20℃;振荡速度:0、80、140、200、250rpm
由图2可知:Cd2+吸附百分率随振荡速度的增加而增加。这是因为振荡速度增加,膨润土与Cd2+的接触机会也随之增加。振荡速度过高会增加运行成本,在保证去除率(>95%)的前提下,选择较低的转速比较合适。所以确定振荡速度140rpm为实验速度,并应用于以后的实验。
2.3改性膨润土的用量对吸附Cd2+的影响
实验条件:Cd2+浓度:1.0mg/L;溶液体积:100mL;振荡速度:140rpm;振荡时间:60min;温度:20℃;改性膨润土质量:0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0g
由图3可知:Cd2+的吸附百分率随改性膨润土质量的增加而增加。吸附达到平衡,改性膨润土用量大于1.0g的去除率均在95%以上。当用量达到4.0g以上时,吸附效果最好。在保证去除率的前提下,应选择最小的改性膨润土用量,以减少应用成本。
2.4离子初始浓度对膨润土吸附性能的影响
实验条件:改性膨润土质量:1.0g;溶液体积:100mL;振荡速度:140rpm;振荡时间:60min;温度:20℃;Cd2+浓度:0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/L
由图4可知:吸附百分率随浓度增加而降低,但变化并不明显。这是因为膨润土的吸附量是固定的,随着初始离子浓度的增高,被吸附后残留的离子浓度也随之增大。若要改变此状况,需要根据离子浓度增加吸附剂的用量或者增加处理次数。
2.5溶液初始pH值对改性膨润土吸附性能的影响
实验条件:Cd2+浓度:1.0mg/L;溶液体积:100mL;改性膨润土质量:1.0g;振荡速度:140rpm; 振荡时间:60min;温度:20℃; pH:2、4、6、8、10
由图5可知:吸附百分率随pH值升高而增大。在强酸性溶液中,吸附百分率仅为30.41%。当pH值升高到中性至碱性范围时去除率大大增加。由于铝氧八面体Al-O-H具有两性,在酸性条件下,Al-O-H的OH容易电离,使膨润土表面带正电荷,对吸附阳离子不利,即氢离子对Cd2+存在竞争吸附。当pH值升高时,溶液中OH-增加,降低竞争吸附,并以氢键形式吸附在膨润土表面,使其表面负电荷增加,从而增加了对阳离子的吸附容量。另外,在强碱性溶液中,Cd2+与OH-会发生沉淀反应,间接增加离子的去除率。因此中性或碱性条件有利于Cd2+的去除。
2.6温度对去除率的影响
实验条件:Cd2+浓度:1.0mg/L;溶液体积:100mL;改性膨润土质量:1.0g;振荡速度:140rpm;振荡时间:60min;温度:20℃、40℃、60℃
由图6可知:去除率随温度的改变并没有明显的变化,说明温度对去除率影响不大。因此,可以不对废水进行加热或者冷却处理,在室温下实验以减少运行成本。
图1 接触时间的影响
图2 振荡速度的影响
图3 膨润土用量的影响
图4 初始浓度的影响
图5 溶液初始pH值的影响
图6 温度的影响
经过试验得出最佳实验条件:Cd2+浓度:1.0mg/L;溶液体积:100mL;改性膨润土质量:1.0g;振荡速度:140rpm;振荡时间:60min;温度:室温。
取100mL的含 Cd2+废水,加入改性膨润土1.0g,以140 rpm的振荡速度振荡60min,在室温条件下分别处理了营口和盘锦某工厂的含镉废水,Cd2+去除率分别达到97.6%和96.9%,结果令人满意。
参考文献
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作者简介:
废水中镉的处理方法范文5
关键词:重金属;技术
中图分类号:P618.5 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2013)-12-0264-02
前言:
水是人类赖以生存和发展的物质,维系着整个社会的发展。近年来随着工业生产和城 市现代化水平发展。各种废水大量排放,水中重金属加剧积累,重金属污染严重,因此重金属废水的治理备受国内外科研工作者的重视。本文对重金属废水的来源、 危害,几种处理重金属废水的方法及其优缺点和发展趋势进行了综述。
1 重金属废水的来源和危害
1.1 重金属废水的来源
重金属废水主要来自矿山坑内排水,选矿厂尾矿排水,有色金属冶炼厂除尘排水,有色金属加工厂酸洗水,镀厂镀件洗涤水,钢铁厂酸洗排水,以及电解、农药、医药、油漆、颜料等各种工业废水。
1.2 重金属废水的危害
重金属废水污染具有毒效长,不可降解的特点,可通过食物链作用进入人体,并在人体内累积。从而导致各种疾病和机能紊乱。最终对人体健康造成严重损害。日本水俣湾由汞中毒造成的“水俣病”,就是重金属污染给人体健康带来损害的典型事例。可见,对含重金属废水的治理刻不容缓。
2 重金属废水的传统处理方法
2.1 化学沉淀法
2.1.1中和沉淀法
此法是目前工业上应用最广的方法。向废水中投加碱中和剂,使废水中的重金属形成 溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而去除。含铜、镉、铬、铅等电镀废水均可采用此法处理,常用的沉淀剂有石灰、碳酸钠和氢氧化钠等。其中氢氧化物应用较 多。该法具有技术成熟、投资少、成本低、自动化程度高等优点,在国内外已广泛应用。例如杨富新[1]在处理广州铜材厂含铜、锌离子的污水时,采用了氢氧化物沉淀法,污水pH 从2.17 升至8.50时,Cu2+质量浓度由15.48 mg/L 降至0.39 mg/L,Zn2+质量浓度由107.8 mg/L 降至3.2 mg/L;当pH 从1.82升至9.38 时,Cu2+质量浓度由24.6 mg/L 降至0.1mg/L 以下,Zn2+由10.4 mg/L 降至未检出;当pH 从2.06 升至10.65 时,Cu2+质量浓度由22.7 mg/L 降至0.13 mg/L,Zn2+质量浓度由112.0 mg/L 降至3.18 mg/L。但该法对于高浓度的废水分离困难效果较差且会产生含重金属污泥,并有可能产生二次污染。若废水中重金属离子以络合物形式存在,则有可能使出水中重金属离子含量不达标。
2.1.2硫化物沉淀法
此法是加入硫化物使废水中重金属离子生成硫化物沉淀而除去的方法,与中和沉淀法相比其的优点是:重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低。反应pH值在7-9之间处理后的废水处理效果更好。其缺点是:硫化物沉淀颗粒小,易形成胶体,硫化物沉淀在水中残留,遇酸生成气体,可能造成二次污染。
2.1.3铁氧体共沉淀法
此法是根据生产铁氧体的原理处理重金属废水能一次脱除多种金属离子,尤其适用于混合重金属电镀废水的一次性处理,具有设备简单,投资少,操作方便等特点,同时形成的污泥有较高的化学稳定性,容易进行微分离和脱水处理。此法在国内电镀业中应用较广,但在形成铁氧体过程中需要加热(约70℃)能耗高,处理后盐度高,而且不能脱除汞和络合物。
2.2电化学法
此法指应用电解的基本原 理使废水中的重金属通过电解在阳、阴两极上分别发生氧化还原反应使重金属富集的方法。根据阳极类型电解法可分为电解沉淀法和回收重金属电解法。电化学法工 艺成熟,设备简单,占地面积小,无二次污染,所沉淀的重金属可回收利用;其缺点:水处理量小,耗电量大,出水水质差,不适合处理低浓度废水。
2.3 吸附法
2.3.1物理吸附
物理吸附法主要是利用比表面积高或表面具有高空隙结构的物质,如分子筛、矿物质和活性炭等。活性炭是最早、应用最广的吸附剂,但其价格昂贵使用寿命短。近年来,发现矿物材料也具有很强的吸附能力,如蛇纹石、沸石、硅藻土等。其中,沸石是目前发现的矿物材料中比表面积最大、吸附能力最强的矿物。现今,沸石可用于处理含铬(主要来源于电镀铬、钝化工序)的工业废水。采用沸石吸附处理含铬废水,要求废水总铬质量浓度
2.3.2树脂吸附
树脂中含有的羧基、羟基、氨基等活性基团可与重金属离子进行螯合形成网状结构的笼形分子,故能有效地吸附重金属。其中壳聚糖及其衍生物是处理重金属废水的理想材料,学者对此研究甚多。王茹等[3]以工业级壳聚糖(脱乙酰度为83%)为吸附剂,去除水溶液中的Pb2+,在室温条件下,处理质量浓度为100mg/L的Pb2+溶液时。最佳条件是壳聚糖投加质量浓度2g/L、粒度20~40目、pH6~8、吸附时间15小时,在该条件下Pb2+的去除率99.7%以上,残余Pb2+的质量浓度不高于0.6mg/L。已达到国家废水排放标准。近年来,对改性壳聚糖的研究也大量浮现。改性后的壳聚糖吸附容量大速度快、易洗脱、应用范围广等优点,但目前大多集中在改性壳聚糖的静态吸附研究上,实际应用还有一些问题。
2.3.3生物吸附法
此法指借助生物体的化学结构或成分特性来吸附水中的重金属。生物吸附剂是指凡具有从溶液中分离重金属能力的生物体及其衍生物。藻类、菌体及一些细胞提取物是主要的生物吸附剂。现今,利用生物吸附去除废水中重金属的研究越来越受重视。
2.4膜分离法
此法指利用一种特殊的半透膜在外界压力下且不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩。目前,膜技术包括反渗透、电渗析、超滤、液膜和渗透蒸发等。其中反渗透和超滤膜在电镀废水处理中已广泛使用。大连化物所利用芳香聚酰胺型高分子化合物作为膜材料(DP―1)组装成反渗透器对去除电镀废水中的镍、镉效果极佳[4]。液膜法耗能少、分离快,重金属资源可回收,近年来也已用于小型电镀厂含Cr3+、Zn2+废水处理。膜技术设备简单,占地面积少,使用范围广,处理效率高,节能并能实现重金属的回收,无需化学试剂,不造成二次污染。但膜组件昂贵、使用过程中膜的回受污染和通量会下降。随着膜技术在废水领域中的深入研究,将膜技术与其他工艺组合来处理重金属废水将成为今后发展趋势。
3重金属废水处理新技术
3.1纳米技术及材料
此技术是一门刚开始被研究的新兴技术。此技术在水污染治理方面有巨大潜力。纳米过滤是一种由压力作用的新型膜分离过程,介于反渗透与超滤之间。目前,采用纳米过滤技术可有效去除镍、铬(Ⅵ)、镉、铜等重金属污染物(主要来源于工业废弃物泄漏和工业废水排放)。
3.2光催化技术
此法是一种环境友好型处理方法,利用光催化剂表面的光生电子或空穴等活性物种,通过还原或氧化反应去除重金属。目前,光催化法降解废水中的重金属还处于实验研究阶段,实验室最常用的光催化剂是二氧化钛(TiO2)[5]。近年来,利用半导体TiO2光催化法去除或回收废水中的Se4+、Cu2+、Hg2+、Ag+和Cr6+等金属离子的研究备受关注,尤其对Cr6+的研究最为广泛[6]。光催化法耗能低、无毒性、选择性好、常温常压、快速高效,在重金属废水处理中前景好且日益受重视,但实际应用中发光催化法仍还存在诸多问题。
3.3新型介孔材料
据国际理论和应用化学联合会定义,孔径介于2~50nm的多孔材料才是介孔材料。介孔材料具有结构有序、孔径分布窄、孔隙率高、比表面大且水热稳定性好等优点。因此,介孔材料是当今国际上的研究热点和前沿之一。现今利用新型高效介孔材料吸附剂处理重金属废水仍处于实验研究阶段,吸附剂的价格限制其在工业上的发展。
3.4基因工程技术
Wilson在20世纪90年代尝试用基因工程技术对微生物进行改造,并将其应用于含汞废水的治理,取得了较好结果。基因工程技术应用于重金属废水的治理指通过转基因技术,将外源基因转入微生物细胞中。使之表现出一些野生菌没有的优良遗传性状,从而实现对重金属Hg、Cu、Cd等高效的生物富集。基因工程处理重金属废水目前尚处于实验研究阶段。
4.综合处理法
4.1络合-超滤-电解集成技术
该技术[6]的原理图如右:
图1络合-超滤-电解集成技术原理图
该种方法重金属可达到100%的去除,超滤的浓缩液可通过电解回收重金属,从而实现废水回用和重金属回收的双重目的,为重金属废水的根治找到了新的出路,十分具有研究意义。
4.2胶束增强超滤处理法
这是一种将表面活性剂和超滤膜耦合起来的新技术[7]。目前,胶束增强超滤使用的表面活性剂主要是有机合成的,如十六烷基氯化吡啶、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等,但这些有机合成的表面活性剂都有一定的毒性,它们随着透过液进入到处理过的废水中,造成了二次污染。因此,有人研究使用天然有机物,如卵磷脂等[8-9]具有表面活性剂功能的天然物来代替这些有机物,这样即使它进入到处理过的废水中去,由于它们无毒、易于生物降解,也不会对环境造成二次污染。其优点:工艺简单、处理效果好、适用于处理浓度较低的重金属废水,且其能耗低,处理后的水可回用,通过后处理还可从浓缩液中回收重金属,因此具有一定的经济效益。但在已处理的水中会出现少量表面活性剂,相当于有了新的污染。
4.3微电解-生物膜法复合工艺
此工艺将弱电场下的微电解和生物膜吸附重金属耦合起来,通过复杂的协同作用,达到在同一电生物反应器内有效净化重金属电镀废水的目的。张敬、姜斌等[10]详细研究了该工艺。得出在反应循环量和压缩空气用量分别为15~30mL/min和0.3m3/h,电镀废水pH=4.53,废水储槽容积为210L,直流电场电压3.5V,电流密度为0.877A/m2的情况下对废水中Zn2+、Cr6+和CN-的去除率均有不同程度的提高,最显著的是Zn2+的去除率由50.5%提高到72%。此工艺过程简单,去除重金属离子效果较好,具有一定的实际意义。
5.展望
(1)重金属废水的传统处理工艺普遍存在成本高、反应慢、易造成二次污染、低浓度废水处理难等缺点。因此应致力于传统工艺的改造和新工艺的开发。
(2)吸附法处理重金属废水具有高效、简便和选择性好等优点,特别是对低浓度、污染性强、其他方法难以有效处理的重金属废水具有独特的应用价值。但目前工业上使用的吸附剂价格昂贵广泛应用受限,开发廉价、高效的吸附剂将是研究的一个重要方向。同时吸附剂的再生和二次污染也是吸附法处理重金属废水中需着重考虑的问题。随着吸附法在废水领域研究的进一步深入,对这些控制因素的解决,将会使吸附法进入新的阶段。
(3)综合处理法处理废水的工艺具有很大的优势与前景,适合于处理低浓度金属离子的废水,具有重大的研究意义。
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废水中镉的处理方法范文6
【关键词】电镀废水;分系统处理;重金属离子;酸碱废水
1 电镀废水的概况
电镀是将金属通过电解方法镀到制品表面的过程。电镀是当今全球三大污染工业之一,随着科学技术的发展电镀工业的规模亦发展,排放的废水量越来越大,据不完全统计,1999年全国工业和城市生活污水排放总量为401亿m3,电镀厂排放出废水达40亿m3。由此可见,电镀废水的排放量约占工业废水排放量的10%。目前,绝大多数电镀分散在各有关企业,例如:自行车厂、家具厂、汽车厂等等,都附设有电镀车间,实为厂多面广,较为分散,大多数直接排放,给环境造成严重污染。为了解决这一问题,在一个城市或一个地区集中建立电镀工业,使电镀工业由分散转向集中,则有利于电镀废水的处理。
电镀废水主要来源有:(1)镀件清洗废水;(2)电镀废液;(3)其他废水(包括冲刷车间、刷洗地板以及通风设备冷凝水和由于镀槽渗漏或者操作管理不当造成跑、冒、滴、漏的各种槽液和排水);(4)设备冷却水。其废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理以及用水方式等因素有关,其成分复杂,水质变化较大,其中含有铬、铜、镍、镉、锌等重金属离子和氰化物等,具有毒性,有的属“三致”物质,对人类危害极大。如随意排放或处理不当,会造成严重的环境污染。为此,对电镀废水进行有效处理已成为每个生产企业的艰巨任务。电镀品种较多,主要有:镀铬、镀锌、镀铜、镀镍、镀银等,有金属电镀,也有塑料电镀。废水主要来自镀件镀前的酸、碱处理以及镀后的漂洗。镀件镀前的酸、碱处理液对各种电镀是相同的,但是,镀件的漂洗液的组成则完全不同,处理方法也完全不同,所以要把各种电镀按车间分开,使整体布局合理化,给电镀废水的处理集中提供好的基础。通过对该类废水的处理试验研究并进行工艺比较,确定了适合该废水水质水量变化特点的处理方法。即将各类废水单独收集,并进行必要的预处理,然后再进行适当合并综合处理。该工艺技术已在多家电镀废水处理项目中得到成功应用。
2 电镀废水的处理方法
电镀废水可以分为四个系统,含氰废水;含铬废水;其他重金属废水以及酸碱废水。实践证明分系统处理各种废水非常合理。
2.1 含氰废水处理
常见的含氰废水处理方法有离子交换法、蒸发法、电解氯化法、臭氧法和碱性氯化法。氰化钠和氰化钾是优良的电镀络合剂,采用氰化物电镀的有金、银、铜、锌及铬等,可获得很高质量的镀层,但是氰化物有剧毒,对人的致死量为0.3mg/kg。我国政府在大力提倡用无氰电镀工艺替代含氰电镀工艺。目前除少量有特殊要求的产品保留含氰电镀工艺外,其余大量产品都已改为无氰电镀工艺。
采用二级氧化法进行处理。氧化破氰可用的药剂有NaCIO、Ca(CIO)2、液氯、臭氧等。液氯和臭氧由于价格高等原因不常用。用较便宜的Ca(CIO)2又会产生Ca(OH)2和CaSO4沉淀,增加了污泥量,故采用NaCIO是合适的破氰氧化药剂。该方法是在碱性条件下,用氧化剂NaCIO把游离氰离子以及与金属离子络合的氰离子氧化成氮气和二氧化碳[6]。氰离子的氧化破坏分两个阶段:第一阶段,在碱性条件(pH≥10)下,氧化剂把氰离子氧化成氰酸盐;第二阶段,在pH为7~8的条件下,氰酸盐进一步被氧化成氮气和二氧化碳。
第一阶段氧化成不完全氧化反应,反应如式(1)、(2)、(3):
NaCN+NaCIO+H2O=CNCI+2NaOH (1)
2NaCu(CN)2+5NaCIO+NaOH+H2O=4NaCNO+5NaCI+2Cu(OH)2(2) (式中的铜元素也可能是其他金属如银、锌等)
CNCI+2NaOH=NaCNO+NaC+H2O(3)
操作时次氯酸钠与氰氢根的投加比为:CN-:NaCIO=1:2.85,控制废水的pH值为12~13,反应温度为15℃~90℃,反应时间为30min。废水经第一阶段氧化处理后,氰化物转化为氰酸盐,其毒性降低为NaCN的千分之一,故必须进行第二阶段的氧化物处理,才能达标排放。
第二阶段氧化为完全氧化反应,反应如式(4)、(5):
2NaCNO+3HOCI=2NaCI+H2O+2CO2+N2(4)
4NaCNO+3NaCIO+2H2O=4CO2+2N2+4NaOH+6NaCi(5)
操作时次氯酸钠与氰氢根的投加比为:CN:NaCIO=1:3.42。用稀硫酸把废水pH值调整为8.5~9.0,温度15~40℃,反应时间约为30min,第二阶段氧化处理是把氰酸盐连同第一阶段氧化反应后留下的残存的氯化物一起氧化成无毒的CO2和N2。
2.2 含铬废水中铬的回收处理
常见的含铬废水处理方法有离子交换法、电解法、铁氧体法、活性炭吸附法和化学还原法。废水中六价铬是有害和有毒物资,成为工业废水的一个重要污染源,一旦摄入人体内达到一定数量会引起癌症。废水中六价铬党因镀件表面附着而带入漂洗水中,据资料报道80%的铬酐损耗于镀件带出的附着液。它在废水中的一般含量为25~100mg/L。处理电镀铬废水的传统工艺是将废水中六价铬变成三价铬排放,使用最多的是铁痒体法。该法只是把毒性大的六价铬变成毒性较小的三价铬,没有从根本上消除铬对环境的污染,必须对其实施回收处理。理论上有下列几种回收方法:
(1)铬酸盐沉淀法 这种方法是在碱性条件下投加沉淀剂氧化钡溶液,使CrO42- 与 Ba2+形成难溶的BaCrO4 沉淀(BaCrO4 的Ksp=1*10-10),因此习惯上也称为钡盐法。该方法的优点是处理后的水清澈透明,工艺简单,但是引入了Ba2+ ,造成新的污染。
(2)以氢氧化铬或三氧化二铬形式回收 该法首先是把六价铬还原成三价铬,再把三价铬沉淀为氢氧化铬,进一步把氢氧化铬加热脱水,则变成三氧化二铬。含铬废水中的六价铬在酸性条件下是以Cr2O72-形式存在,而在碱性条件下是以CrO42- 形式存在。在酸性条件下六价铬的还原反应速度较快,故要求还原反应PH
Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O (6)
6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O (7)
Cr2O72-+8H++3H2S=2Cr3++7H2O+3S(8)
(3)阴离子交换法 当选用大孔弱碱性阴树脂370填充阴离子交换柱时,对阴离子CrO42- 的亲和力最强,同时,在离子交换过程中,能自行将SO42- 、NO3-、Cl-有效的排出树脂层。使含铬废水通过该阴离子交换柱,发生如式(9)的交换反应:2ROH+CrO42- =R2CrO4+2OH-(9)吸附CrO42后的阴离子交换树脂,用12%(m/n)KOH溶液可以将CrO42-交换出来,使阴离子交换树脂再生,反应如式(10):2R2CrO4+4KOH =2ROH+2K2CrO4+2OH-(9)再生液中含有少量Fe3+和AI3+ 阳离子杂质,用调节再生液PH值的方法除去,得到只含K2Cr2O7的再生液,进行蒸发浓缩,将K2Cr2O7晶体分离出来[7]。
2.3 含其他重金属离子的废水处理
电镀废水中的其他重金属离子一般是指铜、锌、镍、镉等,他们有一种共性,在碱性条件下可形成氢氧化物沉淀;若加入硫化钠,则形成硫化物沉淀。酸碱重金属废水处理方法[8];改法利用金属离子的氢氧化物溶度积低的特点,在碱性条件下,将这些重金属离子沉淀下来。为了达到排放要求,排放前加酸碱调pH值。
2.4 酸碱废水处理
镀件电镀前需经除油、酸洗、机械磨光或滚桶滚光来清洁表面。使镀件在入槽前达到无油、无锈、无厚的氧化膜和无脏物覆盖。一般用化学法可达到清洁表面的目的。应尽可能的采用滚桶滚光法,用较低浓度的酸、碱或表面活性剂,借机械摩擦可将钢铁件的油污和铁锈等除去,并可将零件表面磨光滑。这些措施能大幅度的减少酸碱废水的排出量,但仍然会有碱洗和酸洗产生的酸碱废水已经地面清洗废水。一方面可以利用产生的酸、碱液相互中和达到处理目的;也可以在其他系统中加以利用,例如:用酸性、碱性废水用来调整pH值。使领加药品中和酸碱废水变为补充措施,可大大境地治理废水的成本。
酸碱纵横废水主要来自镀件清洗水,呈酸性,水量最大,是电镀废水的主要来源。废水中主要含有Cu2-、Ni2+等重金属离子,这些重金属离子以游离态形式存在于废水中。通过调节废水pH值(9-10),添加絮凝剂、助凝剂,使之形成氢氧化物沉淀,经过固液分离可除去Cu2+、Ni2+等重金属离子,最后经砂滤器过滤及中和池条件pH值(6-9)使废水达标排放。另外预处理后的含氰废水及含铬废水也并入酸碱综合废水处理系统中进一步处理。主要化学反应:
Cu2++2OH-Cu(OH)2
Ni2++2OH-Ni(OH)2
Cr3++3OH-2Cr(OH)3
H++OH-H2O
3 结论
电镀废水的种类和水样性质因生产条件和生产目的的不同而各有差异。因此,对不同的情况要区别进行处理,在设计废水处理工艺流程时应结合生产,充分利用废水中的可回收成分,如镀铬、镍、金、银等的废水应该进行回收利用。实践证明用合理工艺处理电镀废水,首先可大幅度减少废水的排放量;按系统分别处理电镀废水,简化了处理方法,提高了处理效果;回收铬等重金属,有效的防止了污泥对环境造成的二层污染。
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