電鍍廢鉻液中Cr(VI)和Cr(Ⅲ)對人和動(dòng)物危害很大。國家允許的6價(jià)鉻的排放濃度最高是0. 5mg·L-1,總鉻的排放量是1. 5 mg·L-1 [1]。目前,國內(nèi)外對于含鉻廢液的治理已經(jīng)研究出了很多方法,主要有離子交換法,電解法,絮凝法等,其中絮凝法操作簡單,收益甚好。本文通過5種絮凝劑處理電鍍含鉻廢水的研究,確定了最佳復(fù)合絮凝劑的配比。所得復(fù)合絮凝劑能有效的處理含鉻廢水。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1　實(shí)驗(yàn)儀器

721型分光光度計(jì)(上海分析儀器廠),磁力DBJ621定時(shí)變速攪拌器(4332廠), PHS-3C數(shù)字酸度計(jì)(杭州東星儀器廠),DT-100分析天平(北京光學(xué)儀器廠), SHB-C型循環(huán)水真空泵(鄭州杜甫儀器廠), 101-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海實(shí)驗(yàn)儀器廠)。

1.2　實(shí)驗(yàn)試劑

亞硫酸氫鈉(CP),聚丙烯酰胺(PAM) (工業(yè)級),相對分子質(zhì)量≥300萬,陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)(工業(yè)級),相對分子質(zhì)量: 700~800,硫酸鋁(CP),二苯碳酰二肼(AR),聚合氯化鋁(PAC)(工業(yè)級),聚合硫酸鐵(PFS)(工業(yè)級)。

1.3　分析方法

二苯碳酰二肼分光光度法[2、3]。

1.4　實(shí)驗(yàn)原料及來源

電鍍含鉻廢水,取自中國人民解放軍5702廠。

1.5　試驗(yàn)過程

1.5.1　廢液中Cr(VI)的還原

取一定量的電鍍廢水,用硫酸(6 mol·L-1)調(diào)節(jié)并保持pH值在2~3之間,按溶液中Cr(VI)的含量所計(jì)算還原劑的用量加入亞硫酸氫鈉(過量10% )。取少量已還原的廢水,用N-苯基代氨基苯甲酸作為指示劑,若藍(lán)色中有紫紅色出現(xiàn),則要繼續(xù)加還原劑;反之,則說明還原完全。

1.5.2　Cr(Ⅲ)的最佳沉淀pH值

分別取10 mL還原后的溶液于10個(gè)燒杯(250mL),分別用NaOH(3 mol·L-1)調(diào)節(jié)pH值為6. 0~11. 0,靜置12 h后,進(jìn)行抽濾、烘干、稱量,污泥量最大的為最佳沉淀pH值。繪制pH值-3價(jià)鉻含量的曲線圖。

1.5.3　絮凝劑性能的測試實(shí)驗(yàn)

分別取10 mL還原后廢液于40個(gè)燒杯(分5組)中,每一種絮凝劑的實(shí)驗(yàn)為一組(硫酸鋁[Al2(SO4)3·18H2O]、聚合氯化鋁(PAC) [[Al2(OH)nCl6-n]m]、聚合硫酸鐵(PFS)[[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m]、聚丙烯酰胺(PAM)、陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)),分別調(diào)節(jié)pH值為8. 0。分別向每組燒杯中用移液管加入0. 1、0. 2、0. 3、0. 4、0. 5、0. 6、0. 7、0. 8 mL各絮凝劑,攪拌15 min后,靜置0. 5 h。抽濾(濾紙烘干),將濾餅與濾紙于90℃烘箱4 h后,稱重。繪制沉淀-絮凝劑加入量的圖表。選擇最好的絮凝劑,以備復(fù)配。

1.5.4　絮凝劑的復(fù)配

以上試驗(yàn)中最佳絮凝劑為主劑,其它絮凝劑為輔劑,得出最佳復(fù)合絮凝劑。主劑以最佳量加入,令兩種助凝劑分別以0. 1、0. 2、0. 3、0. 4、0. 5、0. 6、0. 7 mL加入和0. 05、0. 1、0. 15、0. 2、0. 25、0. 3 mL加入,攪拌、靜置、烘干、稱重,繪制總鉻含量-絮凝劑加入量的圖表。

1.5.5　復(fù)合絮凝劑最佳絮凝pH值

分別取10 mL還原后的鉻液于11個(gè)燒杯中,調(diào)節(jié)pH值為7. 0、7. 2、7. 4、7. 6、7. 8、8. 0、8. 2、8. 4、8. 6、8. 8、9. 0,按最佳配比復(fù)合絮凝劑的最佳量加入,攪拌、靜置、抽濾、烘干、稱重,繪制吸光度-pH值曲線,選擇最佳pH值。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1　最佳沉淀pH值的確定

如圖1所示,Cr(Ⅲ)的最佳沉淀pH值為8. 0,與相關(guān)資料[4]中說的其應(yīng)在8~9相符。

2.2　絮凝劑的初選結(jié)果

硫酸鋁(6. 021 0 g/L)、聚合氯化鋁(5. 100 0 g·L-1)、PFS(6. 230 2 g·L-1)、PAM (1. 000 0 g·L-1)、CPAM(1. 000 0 g·L-1)各絮凝劑對污水的試驗(yàn)結(jié)果見下列圖表:

如表1所示:硫酸鋁、PAC、PFS、PAM、CPAM最佳絮凝用量分別是0. 5、0. 2、0. 6、0. 3、0. 2 mL。但在實(shí)驗(yàn)過程中,用硫酸鋁絮凝沉淀后,所形成的沉淀顆粒細(xì)小,未能形成大的絮團(tuán),且沉降速度慢,沉淀與上層液體的界面不清晰;聚合氯化鋁絮凝沉淀的顆粒較大,經(jīng)靜置后沉淀與上層清液的界面清晰;用聚合硫酸鐵混凝沉淀,所得絮凝的顆粒較聚合氯化鋁所得的略大,沉淀與上層清液的界面清晰,分層時(shí)間也較聚合氯化鋁短;PAM所形成的沉淀形成大的絮團(tuán),且沉降速度加快,沉淀與上層液體的界面清晰; CPAM所形成的沉淀絮團(tuán)較PAM形成的絮團(tuán)大、分層速度快沉淀與上清液的界面清晰。由實(shí)驗(yàn)比較中得出,選用的5種絮凝劑中混凝效果最好的聚合氯化鋁(PAC和可以形成密度較大絮團(tuán),易于沉降和污泥的脫水聚合硫酸鐵(PFS)、具有吸附搭橋作用且具有良好復(fù)配性能的陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)這3種混凝劑作為復(fù)合絮凝劑的基礎(chǔ)原料。

2.3　絮凝劑的最佳復(fù)配比

按照混凝機(jī)理,投藥順序?yàn)橄燃訜o機(jī)混凝劑后加有機(jī)高分子混凝劑。在污水中加入PAC的最佳用量,用PFS作為助凝劑,進(jìn)行逐次試驗(yàn),復(fù)配結(jié)果如圖2:

圖2中可知,PAC與PFS的最佳配比是2∶3時(shí),絮凝結(jié)果最好。但是,由于PFS的捕捉膠體分子的能力不如有機(jī)高分子絮凝劑,因此,總鉻的含量還是較大,故要加入有機(jī)高分子絮凝劑CPAM予以復(fù)配,結(jié)果如圖3:

圖3得,復(fù)合絮凝劑的最佳配比是: PAC∶PF∶CPAM =2∶3∶1。這是因?yàn)楦叻肿有跄齽┚哂屑軜蛭胶途W(wǎng)捕作用,能使膠體分子聚集沉淀。

2.4　pH值對復(fù)合絮凝劑效果的影響

如圖4所示, PAC, PFS, CPAM以2∶3∶1配比投加,當(dāng)pH值在7. 8時(shí)效果最好。此時(shí),上清液為無色,絮凝顆粒大,沉降速度快,污泥量少。

在處理污水的時(shí)候,復(fù)合絮凝劑的加入量是經(jīng)還原后的污水量的3. 5% (體積分?jǐn)?shù))。經(jīng)處理后的清液中,總鉻含量降至0. 82 mg·L-1, 6價(jià)鉻濃度為0. 07 mg·L-1,遠(yuǎn)低于國家總鉻1. 5 mg·L-1和6價(jià)鉻0. 5 mg·L-1的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.結(jié)　論

電鍍廢水經(jīng)還原、復(fù)合絮凝劑的絮凝沉淀后,總鉻的除去率達(dá)到99. 99%,操作方便,經(jīng)濟(jì)適用。

參考文獻(xiàn)

[1]　涂錦葆.電鍍廢水處理手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1989.

[2]　陳繼梅,何先莉,毛劍英.水中鉻測定方法的進(jìn)展[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 27(2): 208~212

[3]　《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測分析方法[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 1989. 157~161

[4]　劉利萍,張淑蓉.電鍍含鉻廢水的處理和利用[J].重慶環(huán)境科學(xué), 1999, 21(3): 37~38

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