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技术资料

化学还原法处理Cr(Ⅵ)废水沉淀的规范标准及过滤效能

作者: 来源: 发布时间:2013-03-15

  目的研究硫化亚铁(FeS)化学还原法处理Cr(Ⅵ)废水产生的沉淀物质与水分离的特性。方法采用硫化亚铁(FeS)与废水经化学还原反应后,沉淀、无机高分子絮凝剂絮凝沉淀、过滤方法。化学还原-无机高分子絮凝剂絮凝-沉淀实验中,絮凝时间对Cr(Ⅵ)的去除效果起到重要作用,投加絮凝剂后对Cr(Ⅵ)的去除效果最好的是在絮凝时间为20 min,沉淀时间为90 min的时候,投加絮凝剂PAC对Cr(Ⅵ)的去除率为63·47%。过滤后,去除率可达99·77%和99·89%,Cr(Ⅵ)质量浓度降至0·16 mg/L和0·08 mg/L,达到排放标准。sYc过滤器

  引 言sYc过滤器

  铬是五毒元素之一, Cr(Ⅵ)具有致癌作用,且对人体皮肤、黏膜具有强烈的刺激性,严重威人类的健康。电镀废水是污染最严重的含铬废之一,含国家限制排放的元素[1]。目前国内处含铬废水的方法有多种,其中常用的有电解法离子交换法。虽然这两种方法的出水水质有足的保证,但是一次性投资较高[2]。 FeS化学还原去除Cr(Ⅵ)有较好的效果[3-4],而且原料来源泛,价格便宜。近年来,对含Cr(Ⅵ)的化工废处理的研究以铁的硫化物为去除剂的较多,因电子供体的容量大,反应后产生Fe(ⅲ)絮凝物,能较好的沉淀铬元素,从而表现出了良好的去除效果。笔者通过考察硫化亚铁与Cr(Ⅵ)废水,经还原反应后的反应产物与水分离特性的实验分析,为工程应用提供参考。sYc过滤器

  1 实验方法sYc过滤器

  1·1 实验仪器sYc过滤器

  Unico可见光分光光度计;分析天平; pH试纸;ZDP-150型恒温振荡培养箱。sYc过滤器

  1·2 实验材料sYc过滤器

  实验用分析纯FeS,纯度≥70%,不溶于水。实验用水为模拟锦江电机厂Cr(Ⅵ)的质量浓度为66mg/L的废水,采用人工配置方法。各离子含量见表1。测得原水质量浓度范围67·35~69·13mg/L。sYc过滤器

  表 1 实验水质成分 mg/LsYc过滤器

  ρ(Cr(Ⅵ)) ρ(Zn(Ⅱ)) ρ(Ni(Ⅱ)) ρ(Cu(Ⅱ)) ρ(Cd(Ⅱ)) ρ(Pb(Ⅱ))sYc过滤器

  66 8 6 9 3 1sYc过滤器

  混凝剂:聚合氯化铝(PAC),聚合硫酸铁(PFS),聚合氯化铝铁(PAFC)等药品来自江苏宜兴天使化学有限公司。sYc过滤器

  1·3 实验方法sYc过滤器

  管道过滤器还原反应-沉淀实验,用体积比1∶1的磷酸溶液将水样的pH调至4·0。吸取50mL溶液移至数个100mL锥形瓶中,加入粒径为0·08 ~0·11mm的FeS各100mg,然后放入ZDP-150型恒温振荡培养箱中振荡反应。沉淀相应时间后测定水样中Cr(Ⅵ)质量浓度。sYc过滤器

  还原反应-絮凝-沉淀实验,重复上述反应过程,反应时间为10min。向水样中分加入1m质量浓度为5mg/mL的3种絮凝剂,振荡1min。将振荡速率调整为60r/min,振荡絮凝所需时间,静止在实验台上沉淀所需时间。移取上清液用分光光度计测定Cr(Ⅵ)含量。保留2个水样不加絮凝剂,作对比。sYc过滤器

  过滤实验,按照上述两部分实验内容各自去除效果最好条件下水样,进行过滤。sYc过滤器

  1·4 分析方法sYc过滤器

  按照国标GB7466-87,二苯碳酰二肼分光光度法进行六价铬的分析测试[5]。sYc过滤器

  2 结果与讨论sYc过滤器

  2·1 不同反应和沉淀时间条件下的沉淀性能sYc过滤器

  还原反应-沉淀实验,在特定反应时间的沉淀时间下的沉淀效能。如图1。sYc过滤器

  由图1可知,随着沉淀时间的增加, Cr(Ⅵ)的去除率也随之增加,但增加的幅度大小有所不同。在反应时间为20min的条件下,Cr(Ⅵ)离子的去除率增加的速率最快,沉淀时间为90min时,Cr(Ⅵ)离子的去除率达52·9%;反应时间为15min的次之;反应时间为10min对Cr(Ⅵ)的去除率增加的速率最慢,去除率最低,在沉淀时间为90min时,Cr(Ⅵ)的去除率仅为5·77%。sYc过滤器

  2·2 不同絮凝剂条件下的沉淀效能sYc过滤器

  还原反应-絮凝-沉淀实验,反应时间为10min。不同絮凝剂条件下的沉淀效能如图2、图3和图4。sYc过滤器

  由图2、图3和图4可见,投加絮凝剂的试样体现出了更好的效果。絮凝10min沉淀90min的条件下,投加PAC,PAFC和PFS比照未投加的去除率分别提高了6·41、1·22和17·22个百分点。絮凝15min沉淀90min的条件下,去除率分别提高了11·67、11·10和17·37个百分点。絮凝20min沉淀90min的条件下,去除率分别提高了10·57、5·66和9·14个百分点。sYc过滤器

  从上面的数据可以看出,絮凝时间较短时,如10min和15min,投加PFS对Cr(Ⅵ)的去除率提高的效果较其他两种更具优势。絮凝20min沉淀90min时,三种絮凝剂效果大致相同, PAC显优势。sYc过滤器

  图2中投加PFS的曲线在沉淀40min后去除率提高较明显,其原因是PFS本身含有大量的聚合离子,如: Fe(OH)+, Fe3(OH)3+6等,可以利用聚合阳离子发挥电荷中和和架桥絮凝的作用,而不像其他絮凝剂那样先水解,待形成聚合阳离子后在发挥絮凝作用,因而絮凝体形成较快,颗粒密实,相对密度大,沉降速度快[7],所以在相对较短的絮凝和沉淀时间里体现出优于其他絮凝剂的效果。sYc过滤器

  由上述实验分析得到投加絮凝剂对Cr(Ⅵ)的去除效果最佳的条件是在絮凝时间20min,沉淀时间为90min的时候,投加絮凝剂PAC,对Cr(Ⅵ)的去除率达63·47%。sYc过滤器

  2·3 不同反应和絮凝温度条件下的沉淀效能sYc过滤器

  重复上述实验过程,只改变反应和絮凝温度为10℃和20℃。原水Cr(Ⅵ)浓度66·80mg/L。实验结果见图5。sYc过滤器

  由图5可知,振荡培养箱设置为25℃时C(Ⅵ)去除率要10℃时高。在沉淀时间90min时,去除率差值最大,25℃的去除率可达74·01%,比10℃高10·71个百分点。sYc过滤器

  2·4 过滤对Cr(Ⅵ)的去除效果sYc过滤器

  取还原反应-沉淀实验和还原反应-絮凝-沉淀实验的最佳去除条件,重复实验,将试样进行过滤,实验结果见图6。还原反应、沉淀实验时间均是20min。sYc过滤器

  由图6可以看出,粗滤能有效地将Cr(VI)从水体中分离出来。还原反应-沉淀实验中,反应20min沉淀90min的条件下,不过滤的去除率为52·90%,而粗滤的效果为99·77%,提高了1·88倍;还原反应-絮凝-沉淀实验中,这两个去除率分别为63·47%和99·88%,提高了1·57倍。在加絮凝和不加絮凝剂粗滤的实验对比中可以看到,加入絮凝剂在沉淀40min时Cr(VI)的残余质量浓度为0·46mg/L,已达到排放标准;未加絮凝剂的残余质量浓度是排放标准的1·32倍。sYc过滤器

  3 结 论sYc过滤器

  (1)还原反应-沉淀, Cr(Ⅵ)的去除率随着反应和沉淀时间的增加而增加。sYc过滤器

  (2)还原反应-絮凝-沉淀实验,絮凝时间10min和15min时,投加絮凝剂PFS对Cr(Ⅵ)的去除率提高较明显。絮凝时间20min,投加絮凝剂PAC对Cr(Ⅵ)的去除效果最佳,在沉淀90min时去除率可达63·47%,这也是投加絮凝剂的最佳条件。sYc过滤器

  (3)反应和絮凝温度对去除效果有一定影响。温度为25℃时, Cr(Ⅵ)去除率要比温度为10℃时的去除率高,其中在沉淀时间为90min时,25℃和10℃时对Cr(Ⅵ)去除率差距最大。sYc过滤器

  (4)过滤能有效使Cr(VI)与水体分离,从而达到去除Cr(VI)的目的,相对投加絮凝剂和未投加絮凝剂在沉淀90min时,对Cr(VI)去除率分别提升为原来的1·57和1·88倍。sYc过滤器

  (5)加FeS反应20min,投加絮凝剂PAC絮凝20min,沉淀时间40min后,过滤,出水Cr(VI)质量浓度降至0·46mg/L,达到排放标准。sYc过滤器

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