含鉻廢水中鉻的回收處理
廢水中六價(jià)鉻是有害和有毒物質(zhì),成為工業(yè)廢水的一個(gè)重要污染源,一旦攝入人體內(nèi)達(dá)到一定數(shù)量會(huì)引起癌癥。廢水中六價(jià)鉻常因鍍件表面附著而帶入漂洗水中,據(jù)資料報(bào)道,80 %的鉻酐損耗于鍍件帶出的附著液。它在廢水中的一般含量為25~100mg/L。處理電鍍鉻廢水的傳統(tǒng)工藝是將廢水中六價(jià)鉻變成三價(jià)鉻排放,使用最多的是鐵氧體法。該法只是把毒性大的六價(jià)鉻變成毒性較小的三價(jià)鉻,沒(méi)有從根本上消除鉻對(duì)環(huán)境的污染,必須對(duì)其實(shí)施回收處理。理論上有下列幾種回收方法:
(1)鉻酸鹽沉淀法
這種方法是在堿性條件下投加沉淀劑氯化鋇溶液,使CrO42-與Ba2+形成難溶的BaCrO4 沉淀(BaCrO4的Ksp =1×10 -10),因此習(xí)慣上也稱為鋇鹽法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是處理后的水清澈透明,工藝簡(jiǎn)單,但是引入了Ba2+造成新的污染。
(2)以氫氧化鉻或三氧化二鉻形式回收
該法首先是把六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻,再把三價(jià)鉻沉淀為氫氧化鉻,進(jìn)一步把氫氧化鉻加熱脫水,則變成三氧化二鉻。含鉻廢水中的六價(jià)鉻在酸性條件下是以Cr2O72- 形式存在,而在堿性條件下是以CrO42-形式存在。在酸性條件下六價(jià)鉻的還原反應(yīng)速度較快,故要求還原反應(yīng)pH < 4,最佳pH值為2. 5~3. 0。常用的還原劑有許多種,如Na2SO3、FeSO4、Na2S 等。在酸性條件下,把廢水中的Cr (Ⅵ) 還原成為Cr3 +的反應(yīng)如式(6) 、(7) 、(8) :
Cr2O72- + 3SO32- + 8H+= 2Cr3++ 3SO42- + 4H2O (6)
6Fe2++ Cr2O72- + 14H+= 6Fe3++ 2Cr3++ 7H2O (7)
Cr2O72- + 8H++ 3H2S = 2Cr3+ + 7H2O + 3S↓ (8)
對(duì)比反應(yīng)(6) 、(7) 、(8)的特點(diǎn),反應(yīng)(7)和 8)的生成物中除Cr3+離子以外,分別引入了鐵離子和固體硫,給后續(xù)Cr3+的純化帶來(lái)麻煩;而反應(yīng)(6)的生成物中只有Cr3+很容易分離,并不會(huì)造成二次污染,所以選取反應(yīng)(6)回收鉻。在實(shí)際操作時(shí),還原反應(yīng)溫度為15℃~40℃,時(shí)間約為30min。亞硫酸鈉投加比為:NaHSO3∶Cr6+= 4∶1,亞硫酸納投加量不宜過(guò)多,否則容易產(chǎn)生[ Cr2(OH) 2SO3 ]2 -負(fù)離子,難以沉淀。還原反應(yīng)以后,用 NaOH廢水中和至pH =6. 5~7,使Cr3 +生成Cr (OH)3沉淀,然后聚沉后過(guò)濾、洗滌、脫水得到鉻污泥,反應(yīng)如式(9) :
Cr2 (SO4) 3 + 6NaOH = 2Cr (OH) 3 ↓+ 3Na2SO4 (9)
采用NaOH中和生成Cr (OH)3沉淀純度較高,將Cr (OH)3可以進(jìn)一步加熱灼燒制成三氧化二鉻制品,用于其他行業(yè)。
(3)陰離子交換法
當(dāng)選用大孔弱堿性陰樹(shù)脂370#填充陰離子交換柱時(shí),對(duì)陰離子CrO42的親合力最強(qiáng),同時(shí)在離子交換過(guò)程中,能自行將SO42 - 、NO3- 、Cl-有效的排出樹(shù)脂層。使含鉻廢水通過(guò)該陰離子交換柱,發(fā)生如式(10)的交換反應(yīng):
2ROH + CrO42 = R2CrO4 + 2OH-(10)
吸附CrO42-后的陰離子交換樹(shù)脂,用12 %(m/ v)KOH溶液可以將CrO42-交換出來(lái),使陰離子交換樹(shù)脂再生,反應(yīng)如式(11) :
2R2CrO4 + 4 KOH = 2ROH + 2 K2CrO4 + H2O (11)
再生液中含有少量Fe3+和Al3+陽(yáng)離子雜質(zhì),用調(diào)節(jié)再生液 pH 值的方法除去,得到只含K2Cr2O7的再生液,進(jìn)行蒸發(fā)濃縮,將K2Cr2O7晶體分離出來(lái)。
對(duì)比三種回收方法的優(yōu)缺點(diǎn),用亞硫酸鈉為還原劑,以三氧化二鉻的形式回收鉻簡(jiǎn)單易行最合適,其簡(jiǎn)單示意工藝流程如圖3。
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