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含鉻電鍍廢水處理-電絮凝法

發布時間:2020-1-13 16:05:59  中國污水處理工程網

  1 含鉻廢水的產生與危害

  含鉻廢水的產生源有很多,例如機械行業、電鍍工業、航空行業等,除此之外,在皮革制造業中的皮毛染色與鉻鞣,冶金行業中進行相應的選礦處理,還有在實現某些特殊用途的鋼材生產過程中都會產生大量的含鉻廢水。其中,水中鉻的存在形式主要有兩種,一種是以配合物形式存在的 Cr,一種是以游離態形式(Cr( Ⅲ ) 與 Cr( Ⅵ ))存在的 Cr,其中無毒的 Cr 是零價鉻與二價鉻,Cr( Ⅲ ) 的毒性并不高,但 Cr( Ⅵ ) 毒性較高,約為 Cr( Ⅲ ) 的一百倍,會對人體造成非常大的危害,具有強烈的致癌作用,因此需要對含鉻廢水進行處理,消除對人身體的不良影響。

  2 實驗

  2.1 實驗儀器及實驗試劑選擇

  主要的實驗儀器有:722 型可見分光光度計,DF-101S 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器,PHS-2F 型酸度計。該實驗用到的儀器及材料有:鋁片尺,去離子水,氯化鈉,電鍍廢水,氫氧化鈉。其中鋁片尺的規格為:45 mm×55 mm×3 mm。

  2.2 實驗方法

  首先取一定量的重金屬離子的電鍍廢水(廢水中含 Cu2+ 、Cr( Ⅵ ) 與 Ni2+),放在 1000 mL 的普通燒杯中,該燒杯即為電解槽。將鋁片作為陰陽兩級,并放入燒杯中,應保證鋁片作為電極放入電解槽后平行且垂直。為了有效提升電導率,可以在廢水中加入 1 g 氯化鈉,并用 NaOH 調節試樣的 pH 值。隨后完成接線并將電源接通,為避免電解液出現濃差極化的現象,可以對電壓、電流進行調整,并利用磁力攪拌器對其進行攪拌處理。接著計時開始,并定時定量地取電鍍廢水水樣進行相應分析,每次取的電鍍廢水水樣不得超過 2 mL。并用紫外分光光度計來對 Cu2+、Cr( Ⅵ ) 與 Ni2+ 的質量濃度進行檢測,并計算 Cu2+、Cr( Ⅵ ) 與 Ni2+ 的去除率。檢測標準要嚴格按照 GB /T7466-1987、GB /T11910-1989 和 GB /T7473-1987 標準進行檢測。其中廢水水質 pH 值處于 2 至 6 之間,Cr( Ⅵ ) 的濃度為 9.5至 13 mg/L,Ni2+ 的濃度為 400 至 600 mg/L,Cu2+ 的濃度為 350至 450 mg/L。

  取 2.0 g 活性炭纖維放置在規格為 250 mm×130 mm×150mm 的自制容器中,該容器的有效容積為 4 L,厚度為 5 mm。

  在正常室溫下,電鍍廢水自下而上緩緩流過活性炭纖維,流速為 3 mL/min,當纖維被完全穿透說明活性炭纖維已經充分吸附并達到了飽和狀態。最后來檢測活性炭纖維對電鍍廢水中Cu2+、Cr( Ⅵ ) 與 Ni2+ 的去除率。具體聯系污水寶或參見http://www.251644.live更多相關技術文檔。

  3 實驗結果與討論

  3.1 電流密度對金屬離子去除率的影響分析

  利用電絮凝法來對含鉻廢水進行相應處理,pH 值為 8.0,微堿性。處理時間控制在 30 min,當電極板的間距在 2 cm 時,不同電流密度對 Cu2+、Cr( Ⅵ ) 與 Ni2+的去除率的影響如圖 1 所示:

 

  從圖 1 可以看出,隨著電流密度的逐漸增加, k J 在 1 ~ 5A/d㎡時,Cu2+、Cr( Ⅵ ) 與 Ni2+ 的去除率也在增加,Ni2+、Cu2+的去除率在 5 A/dm2 達到了最大,當電流密度繼續增加時,Cu2+、Cr( Ⅵ ) 與 Ni2+ 的去除率開始下降(其中 Cr( Ⅵ ) 的去除率在 5.6 左右才開始下降),主要原因為電流的密度在增加時,對氧極的氧化還原反應造成了很大影響,起初會增加電化學反應速率,但同時也加速了電極的鈍化,當 k J 超過了 5 A/d㎡ 時,此時的電極鈍化已經非常嚴重,其中陽極因產生電化學反應而生成的氧化鋁復合物會覆蓋在陽極的表面,而在陰極區會因為電化學反應導致 pH 值逐漸升高,而廢水中的 Ca2+ 與 Mg2+ 會與OH- 發生反應生成氫氧化鈣與氫氧化鎂等難溶物并覆蓋在陰極的表面,這也是導致電極鈍化的主要原因,從而有效降低了電解反應速率,從而對絮凝劑的生成造成了嚴重的影響,使得絮凝效果明顯下降。除此之外,隨著電流密度的增加,在陰極產生的氫氣也在隨之增加,因此產生的氣泡更多、更大,氣浮作用也隨之增強,從而使得產生的氣泡對絮凝體的沖撞也越來越強烈,當一些大的氣泡出現破裂時,產生的力量也會對絮凝體造成一定的切割作用。在上述因素的共同影響下,絮凝效果大大下降;诖,電流的密度控制在 5 A/dm2 為最佳。

  3.2 處理時間對金屬離子去除率的影響分析

  實驗條件如下:電流密度為 5 A/d㎡,電絮凝設備極板間距為 2 cm,pH 值為 8.0,微堿性。并將電絮凝處理時間設置為10 min 至 60 min,檢測時間間隔為 10 min 一次,通過進水流量的方法對檢測時間間隔進行準確控制。不同處理時間對 Cu2+、Cr( Ⅵ ) 與 Ni2+ 的去除率影響如圖 2 所示:

 

  從圖 2 可以看出,當處于最佳電流密度(5 A/d㎡)、處理時間在 10 min 至 25 min 時,設備對 Cu2+、Cr( Ⅵ ) 與 Ni2+非常明顯,呈快速上升的狀態,并于 30 min 各自達到了頂峰,但當處理時間超過 30 min,三種離子的絮凝去除率逐漸下降,且隨著處理

  在含鉻電鍍廢水處理中的應用進行了具體分析,并在其應用中以活性炭纖維吸附法作為輔助,從而達到了更好的鉻離子去除效果。,三種離子的去除率逐漸趨于穩定狀態,并沒有較為明顯的起伏變化。主要原因為在電絮凝法的處理下,其去除效果逐漸飽和并達到臨界狀態,因此隨著后續處理時間的持續增加,已經不能夠再對去除率造成明顯影響。此外,通過上文的敘述我們得知,隨著時間的推移,電化學反應會使陰陽兩極開始鈍化,即在陰陽兩極處會各自發生副反應,生成的難溶性物質會覆蓋在鋁電極的表面,并最終形成一種保護膜,對鋁電極溶解和自由基產生量造成嚴重影響,使絮凝劑鋁離子的生成量減少的同時,整體氧化效果變弱,因此此時再延長反應時間,對各項例子的去除已經不具備多少實際的意義,只會造成電能的無謂消耗,增加整體電絮凝法處理工藝的運行成本;诖,在應用電絮凝法對含鉻電鍍水進行處理時,處理時間控制在 30 min 為最佳。

  綜上所述,在對含鉻電鍍廢水進行處理時應用電絮凝法與活性炭纖維吸附法進行有機結合,即使對較為復雜的含鉻廢水,依然能夠起到良好的處理效果。根據最終的時間結果,我們可以看到當處理時間為 30 min、電流密度維持在 5 A/dm2 時,可以達到最佳的處理效果,此時的金屬離子去除率最高。運用電絮凝法與活性炭纖維吸附結合法,金屬離子的去除率可達 99%以上,與電鍍廢水排放標準相符。(來源:《科技經濟導刊》  作者:趙大德等)

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