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电镀含铬废水的铬的存在形式有Cr6+和Cr3+两种,其中以Cr6+的毒性最大。含铬废水的处理方法较多,常用的有化学法、电解法、离子交换法等。
1、化学法
电镀废水中的六价铬主要以CrO42-和Cr2O72--两种形式存在,在酸性条件下,六价铬主要以Cr2O72形式存在,碱性条件下则以CrO42-形式存在。六价铬的还原在酸性条件下反应较快,一般要求pH<4,通常控制pH2.5~3。常用的还原剂有:焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁、二氧化硫、水合肼、铁屑铁粉等。还原后Cr3+以Cr(OH)3沉淀的最佳pH为7~9,所以铬还原以后的废水应进行中和。
(1)亚硫酸盐还原法
目前电镀厂含铬废水化学还原处理常用亚硫酸氢钠或亚硫酸钠作为还原剂,有时也用焦磷酸钠,六价铬与还原剂亚硫酸氢钠发生反应:
4H2CrO4+6NaHSO3+3H2SO4=2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+10H2O
2H2CrO4+3Na2SO3+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3Na2SO4+5H2O
还原后用NaOH中和至pH=7~8,使Cr3+生成Cr(OH)3沉淀。
采用亚硫酸盐还原法的工艺参数控制如下:
①废水中六价铬浓度一般控制在~0mg/L;
②废水pH为2.5~3
③还原剂的理论用量为(重量比):亚硫酸氢钠∶六价铬=4∶1;焦亚硫酸钠∶六价铬=3∶1;亚硫酸钠∶六价铬=4∶1
投料比不应过大,否则既浪费药剂,也可能生成[Cr2(OH)2SO3]2-而沉淀不下来;
④还原反应时间约为30min;
⑤氢氧化铬沉淀pH控制在7~8,沉淀剂可用石灰、碳酸钠或氢氧化钠,可根据实际情况选用。
(2)硫酸亚铁还原法
硫酸亚铁还原法处理含铬废水是一种成熟的较老的处理方法。由于药剂来源容易,若使用钢铁酸洗废液的硫酸亚铁时,成本较低,除铬效果也很好。硫酸亚铁中主要是亚铁离子起还原作用,在酸性条件下(pH=2~3),其还原反应为:
H2Cr2O7+6FeSO4+6H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O
用硫酸亚铁还原六价铬,最终废水中同时含有Cr3+和Fe3+,所以中和沉淀时Cr3+和Fe3+一起沉淀,所得到的污泥是铬与铁氢氧化物的混合污泥,产生的污泥量大,且没有回收价值,这是本法的最大缺点。其主要工艺参数为:
①废水的六价铬浓度为50~mg/L;
②还原时废水的pH=1~3;
③还原剂用量一般控制在Cr6+∶FeSO4·7H2O=1∶25~30
④反应时间不小于30min
⑤中和沉淀的pH控制在7~9
(3)铁氧体法
铁氧体法实质上是硫酸亚铁法的演变与发展,其特点是投加亚铁盐还原六价铬,调节pH沉淀后,需要加热至60~80℃,并较长时间的曝气充氧。形成的铬铁氧体沉淀属尖晶石结构,Cr3+占据部分Fe3+位置,其他二价金属阳离子占据了部分Fe2+的位置,即进入铁氧体的晶格中。进入晶格的三价铬离子极为稳定,在自然条件或酸性和碱性条件都不为水所浸出,因而不会造成二次污染,从而便于污泥的处置。铁氧体法的工艺条件为:①硫酸亚铁投加量FeSO4·7H2O∶CrO3=16∶1;
②加NaOH沉淀pH=8~9;
③加热温度控制在60~80℃之内,不宜超过80℃;
④压缩空气曝气,既充氧又搅拌。
(4)化学还原气浮分离法
气浮法处理含铬废水实际是化学还原法在固液分离方法上的发展,硫酸亚铁还原气浮法主要是利用Fe(OH)3凝胶体的强吸附能力,吸附废水中包括Cr(OH)3在内的其它氢氧化物沉淀,形成共絮体,这种共絮体能有效地被气泡拈着并浮上去除。气浮法固液分离技术适应性强,可处理镀铬废水,也可处理含铬钝化废水以及混合废水,处理量大。不仅可去除重金属氢氧化物,也可以同时去除其他悬浮物、乳化油、表面活性剂等,加上整个过程可以连续处理,管理较为方便,可以操作自动化。
2、电解法
电解还原处理含铬废水是利用铁板作阳极,在电解过程中铁溶解生成亚铁离子,在酸性条件下,亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子。同时由于阴极上析出氢气,使废水pH逐渐上升,最后呈中性,此时Cr3+、Fe3+都以氢氧化物沉淀析出,达到废水净化的目的。
电解还原处理含铬废水的工艺参数:
①含铬废水Cr6+浓度为50~mg/L;
②废水pH≤6.5,一般含铬25~mg/L之间的废水,pH值为3.5~6.5,故不需调节pH值;
③温度影响不大,一般处理后水温约上升1~2℃。
电解还原法具有体积小、占地少、耗电低、管理方便、效果好等特点。缺点是铁板耗量较多,污泥中混有大量的氢氧化铁,利用价值低,需妥善处理。
3、离子交换法
离子交换法是利用一种高分子合成树脂进行离子交换的方法。应用离子交换法处理含铬废水是使用离子交换树脂对废水中六价铬进行选择性吸附,使六价铬与水分离,然后再用试剂将六价铬洗脱下来,进行必要的净化,富集浓缩后回收利用。用这种方法可以回收六价铬、回用部分水。但由于钝化含铬废水、地面冲洗含铬废水等,除了含六价铬外,还含大量的其他重金属阳离子以及多种酸根阴离子。组分比镀铬漂洗水复杂得多。因而离子交换法处理镀铬废水比较容易,而处理其他含铬废水比较困难,虽然该方法在技术上有独特之处,在资源回收和闭路循环方面发挥了主导作用。
Cr(Ⅵ)是一种致癌、致畸、致突变的剧毒物质,毒性比Cr(Ⅲ)大倍,被国家列为一类控制的污染物。Cr(Ⅵ)在废水中随pH值的不同分别以CrO3、CrO42-、Cr2O72-等形式存在,尤其在pH值酸性的情况下,六价铬以Cr2O72-形式存在,含量时氧化性极强,对六价铬的深度处理带来相当大的难度。
Tulsimer?A-21除六价铬树脂是专门研发用于饮用水、电镀等行业水中除六价铬的一款树脂,具有优秀的抗氧化性能和效的操作性能。处理精度能够达到0.02mg/l以下,对六价铬的实际操作吸附容量可达40g/l,是目前主流的六价铬废水处理方法。
Tulsimer?T-52H在这种形势下应运而生,专门做电镀、化学镀等清洗废水中三价铬的深度去除。电镀铬通常采用六价铬电镀液,由于六价铬的毒性大,对环境污染严重,而三价铬的毒性仅有六价铬的百分之一,所以近年来,逐渐开始推广三价铬电镀工艺。由此,也带来了三价铬电镀废水的处理问题。
除三价铬树脂处理精度,各种废水中三价铬含量可做到0.02ppm;吸附量大,实际操作交换量可达30g/l。除三价铬树脂能对低浓度废水进行深度处理,浓缩比,解决低浓度废水处理难题;电镀废水中六价铬经过还原——沉淀之后的三价铬深度处理具有很大的优势。
除以上3种处理方法是目前国内最常用的电镀含铬废水处理技术。早期还有钡盐法、活性炭法等,钡盐法基本上已停止使用,近年来还有生物法等新兴的生物技术处理含铬废水。