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利用含铬废水制备铬黄方法

2022/4/29 9:46:49 / 作者:污水处理设备公司厂家 / 来源:山艺环保

含铬废水产生于电镀、漂染、染料制造等行业,由于废水中所含有的Cr6+使其对人体存在致癌、致畸、致突变的危害而备受关注。目前工业上常用的处理方法是向含铬废水中投加无机盐(如FeSO4、NaSO3等)进行还原,利用Cr6+的氧化性,将毒性较大的Cr6+还原为毒性较小的Cr3+,再加入碱生成Cr(OH)3沉淀,该方法存在的问题有产渣量大、沉淀产物难处理、铬资源浪费等。

  本文通过对含铬废水的综合分析,利用H2O2氧化、预沉等处理,辅以醋酸铅等化工原料制备铬黄,实现含铬废水的无害化及资源化,进而为含铬废水的工业化处理提供一定的理论及实验数据。

  1、实验部分

  1.1 实验用水

  实验用含铬废水取自某危险废物处置企业重金属废液原液池,来源为某机械加工厂电镀车间。经检测,Cr6+浓度为23811mg/l、总铬浓度为40524mg/l、总镍为57mg/l、总铅为13mg/l、pH=2.7。

  1.2 实验试剂、仪器及检测方法

  H2O2(30%)、NaOH、Pb(CH3COO)2·3H2O、醋酸均为分析纯;

  水样的pH检测采用PHS-3E型pH计测定;Cr6+分析采用721型分光光度计测定;

  总铬测定选用TAS-986型火焰原子吸收分光光度计测定;

  101-4A型鼓风干燥箱;HH型水浴锅;CL-4A磁力搅拌机等。

  1.3 实验方法

  1.3.1 H2O2氧化实验

  取100ml含铬废水置于水浴锅内的烧杯中,加入一定量的H2O2,调节废水pH、反应温度等反应条件,使含铬废水中的Cr3+充分氧化为Cr6+,反应过程中充分搅拌,待反应结束后过滤,去除部分重金属离子杂质沉淀,取滤液利用1.2中所示方法测定Cr6+的含量。

  定义双氧水的氧化指数为ρ:

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  式中:c0为原含铬废水中Cr6+的浓度,mg/l;c1为经H2O2氧化处理后Cr6+的浓度,mg/l。

  1.3.2 制备铬黄实验

  配制Pb2+浓度为1.0mol/l的含铅溶液,取经处理后的含铬废液100ml置于水浴锅内的烧杯中,将其与含铅溶液按照一定比例混合,通过调节含铅溶液投加量、反应温度、反应时间等条件,将所生成黄色沉淀(铬黄)经过滤、烘干等处理用于产品检测。

  2、结果及分析

  2.1 H2O2氧化实验

  根据前期实验及研究,通过调节H2O2投加量、pH、反应温度等条件,以H2O2的氧化指数为指标设计正交实验,其中各因素水平表如表1,实验结果见表2.

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  从表2可以看出,各因素对体系反应的影响程度不同,其中,双氧水投加量对Cr3+的氧化作用最大,其次为反应温度,最后为反应pH,对比各实验结果,其中各项最优条件为H2O2投加量10ml、pH=10、反应温度55℃。

  为充分利用含铬废水中铬元素,应确保体系内的铬元素价态一致,从而避免铬元素的损失。而含铬废水中Cr3+与Cr6+存在动态平衡,通过调碱性、投加H2O2等,体系内发生的主要化学反应如下所示:

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  从式(1)可以看出,在碱性环境下,含铬废水中的Cr6+主要以Cr42-形式存在;而随着H2O2的加入,H2O2能够将废液中的的Cr3+氧化成为Cr6+,从而实现了反应体系内铬元素化合价的一致。在一定条件下,随着H2O2的量不断增大,H2O2的氧化指数不断提高。

  同时,从表2可以看出,随着反应温度的不断提高,H2O2的氧化指数不断提高,原因可能是温度的升高增大了离子传质的速度。但温度过高又不利于反应的进行,故选择反应温度为55℃。

  另外,从表2及式(2)可以看出,随着pH的不断升高,H2O2的氧化指数不断提升,体系内Cr6+的浓度不断提高,但当反应体系的pH过高时,双氧水的氧化指数呈现出降低的趋势,可能由于双氧水在碱性条件下不稳定,分解速率加快,故选择pH=10。

  设定该反应下的最优条件进行H2O2氧化实验,H2O2投加量10ml/100ml、pH=10、反应温度55℃。

  2.2 制备铬黄实验

  2.2.1 铬黄制备及检测

  量取100ml经处理后的含铬废水置于水浴锅内的烧杯中,向其中缓慢加入足量醋酸铅溶液,设定反应温度为55℃,滴加醋酸溶液使体系pH=4,充分反应后过滤。取滤渣置于烘箱内进行烘干处理。

  依据GB/T3184《铬酸铅颜料和钼铬酸铅颜料》中铬酸铅的各项指标进行检测,其结果如表3所示。

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  从表3可以看出,实验制备的滤渣(铬黄)能够满足GB/T3184中的规定。

  2.2.2 废液处理

  取实验2.2.1所得滤液100ml置于烧杯中,向其中投加质量分数为0.5%重金属螯合剂,充分反应后检测成分,其检测结果如表4所示:

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  从表4可以看出,经重金属螯合剂处理后滤液的各项指标均低于GB8978《污水综合排放标准》中的各项排放指标限值。

  3、结论

  (1)利用H2O2将Cr3+氧化为Cr6+,最优条件为H2O2投加量10ml/100ml、pH=10、反应温度55℃;

  (2)向经H2O2氧化处理后的含铬废水中投加0.1mol/l的醋酸铅溶液,生成铬酸铅(铬黄)沉淀,经检测,所制备的铬黄产品各项指标均能满足GB/T3184中的各项规定;

  (3)利用质量分数为0.5%重金属螯合剂对所得滤液进行处理,充分反应后,经检测,其各项指标均低于GB8978中的各项排放限值。


 

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