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试析化学沉淀法去除电镀废水中铬

江苏11选5作者:[本站] 时间:[2019/07/08]

铬是一种有毒的化学物质,在电镀废水中含量较高。铬元素一旦进入到人或动物的饮水链,将会对机体造成严重危害。本文通过化学沉淀的方法来对含铬电镀废水进行处理,采用硫酸亚铁对电镀废水中的铬离子进行还原,生成危害性小的铬离子,通过对酸碱度的调节形成沉淀。在化学反应的过程中,涉及到多个因素,如PH值或初始浓度等。通过实验法对所有的因素进行优化,确定最佳参数。化学沉淀法经过证实能够快速地去除电镀废水中的铬。
1. 引言 
电镀过程是我们在工业领域常见的一种工艺流程,主要目的是为了实现金属的防腐功能,提高使用寿命。电镀过程中产生的废水中含有大量的重金属元素,这些金属对社会环境的危害性非常大,如铜、铬、铅与锌等。铬元素离子更是高致癌物质,国家规定污水中含有高价铬离子与铬总量最高的允许排放量为0.5mg/L与1.5mg/L,由于铬元素的金属性能较高,在电镀领域使用的铬电镀案例越来越多,也对环境的污染越来越严重。[1]2004年,浙江某电镀铁丝厂的电镀废水没有经过任何处理就排放到附近的小河沟中,造成了下游村庄中部分饮用井水中出现黄绿色,并有浓重的异味,经过检测,六价铬超标,最终导致当地3000多居民的生活与农田灌溉水受到严重影响。随着科技的不断发展,对铬离子的处理技术也不断先进,目前电镀废水治理已经进入清洁生产工艺、总量控制阶段。 
2. 电镀废水中铬的形态与生态效应 
铬是一种略带蓝色的银白色金属,镀铬层的硬度大,具有较强的耐磨性与反光效果。铬在自然界中以化合物的形式存在,主要体现在三价铬与六价铬两种,六价铬的钠、钾、铵盐都溶于水。[2]不同价的铬离子的毒性略有不同,三价铬是稳定性较强的氧化态,在人的胃肠道内不易吸收,而六价铬的毒性要比三价铬大上百倍,对细胞的氧化与还原影响非常大,同时对呼吸道与消化道有明显的刺激作用。人如果长期处于铬污染的环境中,将有可能会造成健康受影响,甚至会出现中毒的现象。[3] 
电镀废水成分复杂,含氰废水与酸碱废水外,还有大量的重金属废水,都具有严重的危害性。根据重金属元素分类不同,可以分为含铬废水、含镍废水、含铜废水等,这些污染物毒性非常大,多种重金属都致癌。经过多年的研究,目前对于电镀废水的处理主要集中于物理方法、化学方法、生物方法等几种。化学沉淀法是一种简单易操作的处理方法,反应快,反应的产物毒性相对较小,目前已经得到了广泛的应用。 
3.化学还原法处理技术 
采用化学还原法处理技术对电镀废水进行处理是一种典型的处理方式,还原法主要是把电镀废水中的六价铬离子通过硫酸亚铁还原成三价铬离子,通过不断加入碱性物质对pH值进行调节,把三价铬离子与氢氧离子发生化学反应,生成氢氧化铬,在试剂中会产生絮凝状沉淀。类似于硫酸亚铁物质的还原剂还有亚硫酸盐、二氧化硫等。正是其中这些化学试剂的高还原性,可以把高价铬离子顺利地还原为低价离子,再进一步生成固化物,从而对铬离子进行析出。[4] 
目前 采用化学还原法处理工艺一般由两个反应池处理,第一个反应池中主要作用是将废水使用硫酸调节pH值到2左右,加入还原剂,在下一个反应池中使用氢氧化钠或氢氧化钙来对反应池中的废水地pH值调节,再通过加入絮凝剂,使沉淀物不断析出,并进行去除。 
4.化学还原法处理电镀废水实验及影响因素 
某厂在进行化学还原法对电镀废水进行处理时,采用单反应池处理技术对电镀废水进行试验处理,在反应池中使用硫酸进行pH值调节到2左右,之后投入过量的硫酸亚铁,采用氢氧化钠直接把反应池中的液体pH值调节到7左右,生成氢氧化铬沉淀,利用混凝剂,把沉淀物除去。通过使用单反应池试验法来对电镀废水进行处理,可以满足日处理300立方米的要求,成本较低,工艺流程相对简单。经过总结,化学还原法的影响因素主要是还原剂的加入量、pH值的控制以及废水中铬的浓度三个主要因素。[5] 
4.1还原剂的加入量 
还原剂亚硫酸铁的加入量对于还原反应中六价铬离子有着重要的影响。根据化学反应计算公式可以对用量进行计算,硫酸亚加入量应该为六价铬量的十六倍。通过不断进行试验与总结,只有在实际添加的还原剂大于16倍时,效果才会更加明显。最佳的添加用量为铬离子总量的20至23倍,这时试验反应基本处于平衡状态,能够得到铬去除的最大化。 
4.2 pH值的控制 
pH值对于化学反应的影响也非常重要,在实际的实验或处理过程中,要进行严格的控制。在还原反应中,随着六价铬不断转变成为三价铬,反应池中溶液的pH值不断上升。在这一过程中,第一阶段是六价铬离子与还原剂进行化学反应,主要介质呈酸性,这时需要把废水使用酸性液体调节至2-3,在实验过程中,通过改变pH值,当上升到3.8时,将会出现少量的过氧化铁,此时的化学还原反应接近终点。在第二阶段中,主要是沉淀反应过程中。通过氢氧化钠或氢氧化钙的加入,溶液pH值不断上升至9,在碱性条件下,三价铬离子将会完全生成氢氧化铬沉淀,在加入混凝剂后,把沉淀完全去除。[6] 
4.3电镀废水浓度影响 
在电镀废水中铬离子的浓度对于化学反应也有着重要的影响。当电镀废水中的铬离子浓度大于220mg/L时,水中的氢氧化铬固体混凝悬浮物不断增多,电镀废水的初始浓度不断增大,絮凝沉淀后的上清液中铬总量明显增加,随着电镀废水中浓度的不断增大,去除的效果反而更差。所以需要在对电镀废水进行处理前,要通过一定的检测手段对废水中的铬离子含量进行控测,从而经过计算制定出最科学的处理手段与方法。一般废水中的铬、铬离子浓度测量是采用二苯碳酰二肼法用分光光度计来对吸光度进行测量,从而得到一个曲线图。[7]通过铬标准曲线计算出样品中铬的总量,根据初始浓度与处理后的铬浓度值,来计算出铬的去除率。 
5.结语 
我国电镀厂数量约为上万家,每年排出的电镀废水约为四十亿立方米。通过对浓度高的电镀废水进行排放或大量低浓度的电镀废水对周围的环境造成了严重的危害。由铬元素的形态分析,通过化学沉淀法来对电镀废水中的铬离子进行沉淀。通过化学氧化还原法与絮凝沉淀法对电镀废水中的铬元素进行析出。通过试验与总结发现,反应所处的溶液pH值控制、初始电镀废水铬浓度、还原剂的加入量大小都将会对反应的效果产生一定的影响。通过一定的参数控制,达到还原反应的最优化才能不断提高铬的去除率。随着我国科技的不断进步,对于有害物质的去除将会采用更多新的工艺技术,不断提高去除效率。通过一定的方法对废水中的铬元素进行去除对环境保护有着重要的作用,更有利于我国的经济的可持续发展与以人为本的社会建设。 



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