摘 要 以电镀废水为研究对象,用酸浸粉煤灰联合少量亚铁离子的方法进行处理。探讨该处理方法对废水中的Cr6+、Cu2+、Zn2+和Ni2+的去除率及其影响因素,如盐酸浓度、还原时间、pH值、絮凝时间、粉煤灰用量、水样的初始浓度等,从而确定最佳的实验条件。大量实验证明,该法不仅能有效去除水中的Cr6+及其他金属离子,而且絮凝体生成快,含水量少,污泥量小。因此,该法具有较高的社会经济效益。
关键词 粉煤灰 电镀废水 硫酸亚铁 混凝沉淀 去除率
1 引 言
我国电厂以燃煤为主,每年有近亿吨的粉煤灰排放。目前粉煤灰的利用率仅占50%左右。因此,如何消化和综合利用粉煤灰已成环境保护的重要课题;另一方面,电镀是我国工业一大行业,全国有上千家电镀厂(车间)。虽然电镀废水排放量少,但电镀厂很分散;废水中重金属种类多,其中6价铬、氰化物属有毒物质,危害大。所以,有必要在排放前对其废水进行处理。
电镀废水主要来自地面清洗水,滴、漏、渗带出的电镀液及废电镀液等。一般分为含铬废水、含氰废水、酸性废水和碱性废水4类。本文选择含铬废水为处理对象,粉煤灰为处理剂,目的是把固体废弃物与废水处理结合起来,以废治废。由于粉煤灰比表面积大,吸附性能高,灰粒表面的铁、铝通过酸浸激活可作为絮凝剂,灰粒又可作为絮凝剂的载体;而且酸浸后的粉煤灰比表面积增大,吸附性能提高;同时,粉煤灰来源广,价格低廉,可以解决小型电镀厂废水处理资金不足的问题。实验证明,该法适用于小型电镀厂间歇性处理。
2 试 验
2.1 试剂
电镀废水、粉煤灰、硫酸亚铁、盐酸、氢氧化钠、二苯碳酰二肼。
2.2 主要仪器
AA-670原子吸收分光光度计、721分光光度计、pHS-3C型精密数字酸度计。
2.3 实验方法
用1mol/L盐酸10ml浸泡0.5g粉煤灰约5min,使粉煤灰中的可溶性铁、铝、钙溶出,作为絮凝剂;加入少量FeSO4(作为还原剂)和200ml电镀废水,快速搅拌2min,使絮凝剂在溶液中均匀分布,并使亚铁离子还原水中的6价铬;然后用NaOH调节pH值范围在6～8,慢速搅拌15min,使离子以氢氧化物的形式混凝沉淀,静置,取上清液测定。采用二苯碳酰二肼分光光度法测定Cr6+,原子吸收法测定Cu2+、Zn2+和Ni2+。主要反应:
2.4 实验流程见下图。
3 结果与讨论
3.1 盐酸浓度对处理效果的影响
用不同浓度的盐酸浸泡0.5g粉煤灰,处理200ml电镀废水,其他条件不变。观察盐酸浓度对处理效果的影响。见表1。
由表1可见,随盐酸浓度提高,处理效果增加。
当浓度为1.00mol/L时达到峰值,此后开始下降。而且盐酸浓度增加,酸耗量增加,碱耗量增加,从而导致处理成本增加。从经济角度,盐酸浓度以1.00mol/L为宜。
3.2 还原时间对Cr6+还原效果的影响
盐酸浓度为1.00mol/L,其他条件不变,观察还原时间对Cr6+还原效果的影响。结果如表2所示。由表2可见,随还原时间延长,还原效果增加。还原时间为2min时,Cr6+剩余浓度已达到出水水质标准;2min后,Cr6+剩余浓度变化不明显。为节省时间,还原时间选择2min。
3.3 pH值对处理效果的影响
盐酸浓度1.00mol/L,还原时间2min,其他条件不变,观察pH值对处理效果影响。见表3。
由表3看出,随pH值增加,处理效果增加。当pH值在6.20～8.10时,水样中离子的剩余浓度都达到出水水质要求;在pH值为7.30时,处理效果最好;随pH值继续增大,处理效果反而降低。这是由于氢氧化物在碱性条件下形成络合离子,分散在水中所致。所以,pH值以6～8为宜。
3.4 絮凝时间对处理效果影响
盐酸浓度1.00mol/L,还原时间2min,pH=6～8,其他条件不变,观察絮凝时间对处理效果的影响。结果如表4所示。
由表4可见,随絮凝时间延长,处理效果提高,但无明显变化。15min以后,都达到出水水质要求。考虑到节省时间,絮凝时间选择15min。
3.5 粉煤灰用量对处理效果的影响
其他条件不变,用1.00mol/L盐酸浸泡不等量的粉煤灰处理200ml废水,观察粉煤灰用量对处理效果的影响。结果如表5所示。
由表5看,粉煤灰用量对处理效果无太大影响。用量0.5g时,已达到水质要求。随用量增加,处理效果无明显变化,反而增加了污泥量。所以,本方法选用0.5g粉煤灰处理200ml水样的比例。
3.6 水样的初始浓度对处理效果影响
相同条件下,处理不同浓度的水样,观察水样的初始浓度对处理效果影响。结果如表6所示。
由表6可见,初始浓度的改变对处理效果影响不大,且处理后水样都达到水质要求。说明该法使用范围广,适于小型电镀厂间歇性处理。
3.7 不同处理方法的效果比较
相同条件下,采用不同方法(原灰、粉煤灰联合亚铁离子、酸浸粉煤灰联合亚铁离子)处理200ml水样,进行效果比较。结果见表7。
通过效果比较看出,用粉煤灰联合亚铁离子处理,去除6价铬的效果明显优于原灰,而酸浸粉煤灰联合亚铁离子处理效果又优于前2种方法。看出酸浸粉煤灰联合亚铁离子处理方法的作用和意义。
由于本实验用的水样pH=3.20,所以仅用粉煤灰联合亚铁离子处理,效果也不错。当水样pH值较高时,盐酸浸泡粉煤灰是必要的。
4 结 论
通过大量单因素实验,确定了实验室最佳工艺条件:用1.00mol/L盐酸10ml浸泡0.5g粉煤灰约5min,联合少量FeSO4处理200ml电镀废水,快速搅拌2min,然后用NaOH调节pH值在6～8,慢速搅拌15min,静置,取上清液测定。
通过不同处理方法效果比较,可见,用粉煤灰联合亚铁离子处理,去除6价铬的效果明显优于原灰处理;酸浸粉煤灰联合亚铁离子处理效果又高于原灰处理、粉煤灰联合亚铁离子处理。
改变还原时间、絮凝时间、粉煤灰用量及水样的初始浓度对处理效果并无太大影响。说明该方法使用范围广,适于小型电镀厂间歇性处理。该法不仅能有效去除水中的Cr6+及其他金属离子,而且絮凝体生成快,含水量少,污泥量小。方法具有较高的社会经济效益。
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