廢水中鎘的處理方法范例6篇

前言:中文期刊網精心挑選了廢水中鎘的處理方法范文供你參考和學習,希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感,歡迎閱讀。

廢水中鎘的處理方法

廢水中鎘的處理方法范文1

[例1]下列說法中正確的是( )

A.汞、鉻、鎘、鉛、砷及其化合物造成污染都屬于重金屬污染

B.重金屬元素及其化合物都是有毒的,輕金屬元素及其化合物沒有毒性

C.廢舊電池中的汞、鎘、鉛等重金屬鹽會造成污染,必須收集統一作深埋處理

D.重金屬污染源不多,一般地區不會發生重金屬污染

[簡析] A 含重金屬元素的廢棄物品必須收集起來集中處理,但不能跟普通垃圾一樣進行深埋處理,否則會造成地下水污染等危害。

[提示]重金屬污染主要指含有汞、鎘、鉻、鉛等重金屬元素及其化合物,和非金屬砷及其化合物對環境的污染。并非所有重金屬元素都有毒(如鐵、錳等屬于人體必需元素),并不是所有輕金屬元素都沒毒(如鋰、鈹也有較強毒性)。

[例2]發生水體鎘污染,處置人員加入大量石灰和聚氯化鋁(也可用聚合硫酸鐵,即PFS),PFS的化學式為[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m(n

A.在元素周期表中,鋁元素屬于主族元素,鐵和鎘元素都屬于副族元素

B.污染河水中的鎘元素可以用原子吸收分光光度法等方法來檢測

C.PFS中含有Fe3+、Fe2+離子,投入污染河水中都會轉化為氫氧化鐵膠體吸附含鎘物質

D.工業上可以用鋁土礦為原料制取聚氯化鋁,可以用赤鐵礦為原料制取PFS

[簡析] C 元素周期表中,鐵元素在第四周期、第VIII族,鎘元素在第四周期、第IIB族。原子吸收分光光度法等是確定一些金屬元素的常用方法。PFS是堿式硫酸鐵,從“[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m”中可計算出其中鐵元素的化合價是+3價。

[提示]聚氯化鋁、聚氯化鐵、聚硫酸鐵等都是常用的凝聚劑。在除去廢水中含鎘等重金屬元素時,常先將重金屬轉化為沉淀,再加這類凝聚劑作吸附劑。

[例3]鎳鎘電池和鋰電池等是手機、電腦、相機等常用的小型可充電電池,鉛蓄電池是汽車用常用的可充電電池。這些電池中大多含有汞、鎘、鉛等重金屬元素化合物。

(1)鎳鎘電池的總化學反應可以表示為:

Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2

鎳鎘電池放電時,其正極反應為 ,在電池充電時,其陰極周圍溶液的pH值不斷 (填“減小”或“增大”);

(2)廢舊鎳鎘電池隨意丟棄易造成重金屬污染,必須回收后統一處理。工業上集中處理廢舊可充電的鎳鎘電池的方法有:

方法一,先將鎳鎘電池完全浸入硫酸中,再用小電流電解使鎘在陰極沉積。

方法二,先將鎳鎘電池完全浸入硫酸中,用鋁粉分段置換沉淀鎘和鎳。

廢舊鎳鎘電池浸入硫酸溶液中,發生反應的離子方程式有___________________;根據以上信息判斷金屬鎳和金屬鎘的活動性強弱為_____________。

方法二中鋁粉分段置換時,后階段發生的的離子方程式為___________________。

(3)在第(2)問方法一中,最后得到的殘留溶液中仍會有少量鎘離子存在,為了進一步除去其中的鎘離子,請提出一種可行的方法_______________________(已知Cd(OH)2的溶度積常數為1.1×10-15)。

[答案](1)NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH- 增大

(2)Ni(OH)2+2H+=Ni2++2H2O Cd(OH)2+2H+=Cd2++2H2O

Cd+2H+=Cd2++H2 NiO(OH)+3H+=Ni3++2H2O

Ni>Cd 3Ni2++2Al=2Al3++3Ni

(3)“加石灰使鎘離子轉化為難溶的氫氧化鎘沉淀”或“用合適的陽離子交換樹脂進行離子交換處理”等。

[簡析]方法一中,鎳鎘電池浸入硫酸后溶解生成硫酸鎘、硫酸鎳混合溶液,小電流電解時使鎘在陰極沉積,由此可判斷Cd2+離子比Ni2+氧化性強,進而可判斷鎳的金屬活動性比鎘強。根據氫氧化鎘的溶度積常數可判斷氫氧化鎘是一種難溶物質,所以可以用中和沉淀法處理冶煉含鎘廢水和電鍍含鎘廢水。

[提示]中和沉淀法、氧化還原法、離子交換法等是除去重金屬污染的常用方法。如Cd2+離子比水中其他離子與陽離子交換樹脂有較強的結合力,能優先交換。

[例4](1)工業廢水中常含有不同類型的污染物,可采用不同的方法處理。以下是乙同學針對含不同污染物的廢水提出的處理措施和方法,其中正確的是( )

選項 污染物 處理措施 方法類別

A 廢酸 加生石灰中和 物理法

B Cu2+等重金屬離子 加硫酸鹽沉降 化學法

C 含復雜有機物的廢水 通過微生物代謝 物理法

D 堿性的廢水 用CO2來中和 化學法

(2)工業廢水必須經過處理達到排放標準后才能排放,硫酸工業的廢水主要含有微量硫酸、鐵離子和鉛離子等重金屬離子,一般用石灰來除去這些有害成分,原理是____________。

(3)電鍍等工業中對含鉻廢水的處理原理是將Cr2O72-轉化為Cr3+,再將Cr3+轉化為沉淀。廢水pH與Cr2O72-轉化為Cr3+的關系如圖1,實驗室模擬工業電解法處理含鉻廢水的裝置如圖2:

①含鉻廢水預處理的方法是 。

②在圖1“( )”中標出電源的正、負極。

③實驗中除能觀察到廢水的顏色發生明顯變化外,還可能觀察到的其它現象是 。

④當廢水顏色不再發生明顯變化時,切斷電源,取出電極,再調節電解液的pH至8左右。調節pH的目的是 。

⑤含鉻廢水國家排放標準為Cr(VI)含量≤0.1000mg/L。取上述電解后的廢水200.00mL,調節pH=1后置于錐形瓶中,用濃度為0.0001mol/L的KI溶液滴定,至滴定終點時,用去KI溶液9.00mL。已知酸性條件下,I-被Cr2O72-氧化的產物為I2。上述電解法處理后的廢水中Cr(VI)的含量______mg/L。

[答案](1)D

(2)中和硫酸,石灰跟鐵離子等反應等形成絮狀沉淀有較好的吸附作用,從而除去重金屬離子

(3)①調節pH為1左右 ②+ ③陰極區產生沉淀

④使溶液中的Fe3+、Cr3+全部轉化為氫氧化物沉淀 ⑤0.0780 mg/L

[簡析]第(2)問中,在含有鐵離子和鉛離子等重金屬離子的廢水加石灰,目的是調節溶液pH,以利于鐵離子和鉛離子轉化為難溶物質沉淀。

對于第(3)問,觀察圖1可得出強酸性條件下Cr2O72-轉為Cr3+的轉化率高,pH>2時轉化率就不理想,所以應將廢水先酸化處理。要將Cr2O72-轉為Cr3+必須加還原劑,觀察圖2可得出鐵棒可在電解過程中生成Fe2+,作為所需要的還原劑,所以鐵棒應作電解池的陽極。Fe2+離子進入溶液后,跟Cr2O72-發生氧化還原反應:Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O

所以,圖2中鐵棒應該跟電源正極相連接。待到溶液中Cr2O72-全部轉化為Cr3+時,再調節溶液的pH,促使Fe3+和Cr3+離子轉化為難溶的氫氧化鉻和氫氧化鐵沉淀。

[提示]鉻的化合物有毒,鉻以從消化道進入人體為主,也可經呼吸道進入人體。必須對鉻的冶煉、電鍍、皮革、染料、制藥等工廠所排放的廢氣和廢液進行處理。工業處理含鉻廢水時,通常要先將Cr(VI)轉化為Cr(III)。

[例5]以硫鐵礦為原料生產硫酸所得的酸性廢水中砷元素含量極高,為控制砷的排放,采用化學沉降法處理含砷廢水,相關數據如下表。

難溶物 Ksp

Ca3(AsO4)2 6.8×10-19

AlAsO4 1.6×10-16

FeAsO4 5.7×10-21

污染物 H2SO4 As

濃度 28.42 g/L 1.6 g?L-1

排放標準 pH 6~9 0.5 mg?L-1

表1.幾種砷酸鹽的Ksp 表2.工廠污染物排放濃度及允許排放標準

回答以下問題:

(1)該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質的量濃度c(H2SO4)= mol?L-1。

(2)寫出難溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表達式:Ksp[Ca3(AsO4)2]= ,若混合溶液中Al3+、Fe3+的濃度均為1.0×10-4mol?L-1,c(AsO43-)的最大是 mol?L-1。

(3)工廠排放出的酸性廢水中的三價砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先將其氧化成五價砷(H3AsO4弱酸),寫出該反應的離子方程式 。

(4)在處理含砷廢水時采用分段式,先向廢水中投入生石灰調節pH到2,再投入生石灰將pH調節到8左右使五價砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。

①將pH調節到2時廢水中有大量沉淀產生,沉淀主要成分的化學式為 ;

②Ca3(AsO4)2在pH調節到8左右才開始沉淀的原因為 。

[答案](1)0.29 (2)c3 (Ca2+)?c2 (AsO43-) 5.7×10-17

(3)2H++MnO2+H3AsO3=H3AsO4+Mn2++H2O

(4)①CaSO4 ②H3AsO4是弱酸,當溶液中pH調節到8左右時AsO43-濃度增大,Ca3(AsO4)2開始沉淀

[簡析]根據表中“28.42 g/L”可求出廢水中硫酸的物質的量濃度。表中可查得AlAsO4的離子積為1.6×10-16 ,FeAsO4的離子積為5.7×10-21,當混合溶液中Al3+、Fe3+的濃度均為1.0×10-4mol?L-1時,溶液中c(AsO43-)的最大值是5.7×10-17mol∙L-1。

溶液中硫酸根離子濃度比較大,投入大量石灰時會容易產生大量的硫酸鈣沉淀。由于砷酸是一種弱酸,在酸性溶液中電離程度更小,所以砷酸鈣要到弱堿性時才開始沉淀。

廢水中鎘的處理方法范文2

1.鉛的來源。鉛常被用作原料應用于蓄電池、電鍍、顏料、橡膠、農藥、燃料等制造業。鉛板制作工藝中排放的酸性廢水(pH<3=鉛濃度最高,電鍍廢液產生的廢水鉛濃度也很高。

2.鎘的來源。鎘是一種灰白色的金屬,自然界中主要以二價形式存在。鎘電鍍可以為鋼、鐵等提供一種抗腐蝕性的保護層,具有吸附性好且鍍層均勻光潔等特點,因此工業上90%的福用于電鍍、顏料、塑料穩定劑、合金及電池等行業,含鎘廢水的來源還包括金屬礦山的采選、冶煉、電解、農藥、醫藥、電鍍、紡織印染等行業的生產過程中。

3.鎳的來源。廢水中鎳的來源廢水中的鎳主要以二價離子存在,比如硫酸鎳、硝酸鎳以及與許多無機和有機絡合物生成的鎳鹽。含鎳廢水的工業來源很多,其中主要是電鍍業,此外,采礦、冶金、石油化工、紡織等工業,以及鋼鐵廠、印刷等行業排放的廢水中也含有鎳。

4.銀的來源。常見銀鹽中唯一可溶的是硝酸銀,也是廢水中含銀的主要成分。硝酸銀廣泛應用于無線電、化工、機器制造、陶瓷、照相、電鍍以及油墨制造等行業,含銀廢水的主要來源是電鍍業和照相業。

三、重金屬污染物在環境中的存在形式

重金屬污染物在大氣、水、沉積物、土壤、植物等體系中均有分布,在不同體系中的存在形式不同。重金屬在土壤中的存在形式、土壤重金屬污染主要是由于使用污泥和污水灌溉造成的,污水中工業廢水占60%~80%,且成分復雜,都不同程度含有生物難以降解的重金屬。

1.重金屬在水中的存在形式。近年來,中科院等對長江水環境中重金屬的背景值進行了較深入的考察,結果表明河水中大部分元素主要以懸浮顆粒態存在,而溶解部分的重金屬濃度較低,并且總量越是偏高的元素,以懸浮顆粒態存在的比例也越高。這一特征與區域條件有密切聯系,當地理風化強烈時,懸浮質含量直接影響水環境中元素濃度分布。同時,化學風化微弱使元素難以釋放,河水堿性偏低更使溶解態重金屬濃度偏低。

2.重金屬在沉積物中的存在形式。通過各種途徑進入水環境的重金屬,絕大部分隨物理、化學、生物及物理化學作用的進行,迅速轉移到沉積物中或通過懸浮物轉移到沉積物中。沉積物中重金屬賦存狀態及特征為:Pb主要趨向于同Fe/Mn水合氧化物、碳酸鹽相結合,Cu主要形成殘渣相和有機質相,而Zn易同Fe/Mn水合氧化物、碳酸鹽相結合;Pb、Zn以非殘渣相為主要成分,Cu以殘渣相為主要成分。

四、常用的重金屬廢水處理方法

重金屬廢水處理的方法有很多,可分為兩大類:一類是使溶解性的重金屬轉變為不溶或者難溶的金屬化合物,從而將其從水中除去。另一類是在不改變重金屬化學形態的情況下進行濃縮分離,例如反滲透法、電滲析法、離子交換法、蒸發濃縮法等。

1.氫氧化物沉淀法。該方法是通過向重金屬廢水投加堿性沉淀劑(如石灰乳、碳酸鈉液堿等),使金屬離子與輕基反應,生成難溶的金屬氫氧化物沉淀,從而予以分離的方法。

2.硫化物沉淀法。該方法是通過向廢水中投加硫化劑,使金屬離子與硫化物反應,生成難溶的金屬硫化物沉淀從而得以分離的方法。硫化劑可采用硫化鈉、硫化氫或硫化亞鐵等。此法的優點是生成的金屬硫化物的溶解度比金屬氫氧化物的溶解度小,處理效果比氫氧化物沉淀更好,而且殘渣量少,含水率低,便于回收有用金屬。缺點是硫化物價格高。

3.還原法。該方法是通過向廢水中投加還原劑,使金屬離子還原為金屬或低價金屬離子,再投加石灰使其成為金屬氫氧化物沉淀從而得以分離的方法。還原法可用于銅、汞等金屬離子的回收,常用于含鉛廢水的處理。

4.離子交換法。離子交換法是利用離于交換劑的交換基團,與廢水中的金屬離子進行交換反應,將金屬離子置換到交換劑上予以除去的方法。用離子交換法處理重金屬廢水,如Cu2+、Zn2+、Cd2+等,可以采用陽離子交換樹脂;而以陰離子形式存在的金屬離子絡合物或酸根(HgCl2-、Cr2O72等),則需用陰離子交換樹脂予以除去。

5.鐵氧體法。鐵氧體是由鐵離子、氧離子以及其它金屬離子所組成的氧化物,是一種具有鐵磁性的半導體。采用鐵氧體法處理重金屬廢水是根據鐵氧體的制造原理,利用鐵氧體反應,把廢水中的二價或三價金屬離子,充填到鐵氧體尖晶石的晶格中去,從而得到沉淀分離的方法。

6.電解法。電解法是利用電極與重金屬離子發生電化學作用而消除其毒性的方法。按照陽極類型不同,將電解法分為電解沉淀法和回收重金屬電解法兩類。電解法設備簡單、占地小、操作管理方便、而且可以回收有價金屬。但電耗大、出水水質差、廢水處理量小。

7.膜分離方法。該方法是利用一種特殊的半透膜,在外界壓力的作用下,在不改變溶液中化學形態的基礎上,將溶劑和溶質進行分離或濃縮的方法。膜分離法包括反滲透法、電滲析法、擴散滲折法、液膜法和超濾法等。

8.吸附法。該方法是利用吸附劑將廢水中的重金屬離子除去的方法。吸附法由于占地面積小、工藝簡單、操作方便、無二次污染,特別適用于處理含低濃度金屬離子的廢水。

五、結語

重金屬的污染問題已成為今世界各國共同關注的問題,國內外對重金屬的處理方面的研究正在全面進行中。我國也在這方面取得了矚目的成績。

[摘要]隨著工業排污量急劇增加,大量重金屬污染排向了物環境中。在一定條件下,某些重金屬(例如汞)還能在某些微生物的作用下轉化為毒性更大的有機物質。另外,有毒重金屬可以長期停留與積累在環境中,通過食物鏈逐級富集,最終進入人體,甚至通過遺傳或母乳使嬰兒受害,主要表現為富集在人體某些器官內形成慢性中毒。因此,重金屬污染物的處理技術成為一個研究的熱點,其成果有著重大的現實意義。

[關鍵詞]重金屬工業污染離子交換電解吸附

參考文獻:

[1]任高平.化學法治理銅件酸洗廢水并電解回收銅[J].工業水處理,1986,(06).

[2]宋世林,趙玉娥.化學法處理含鉻廢水試驗[J].電鍍與環保,1984,(02).

廢水中鎘的處理方法范文3

關鍵詞:電鍍廢水 處理方法

1 概述

電鍍和金屬加工業廢水中鋅的主要來源是電鍍或酸洗的拖帶液。污染物經金屬漂洗過程又轉移到漂洗水中。酸洗工序包括將金屬(鋅或銅)先浸在強酸中以去除表面的氧化物,隨后再浸入含強鉻酸的光亮劑中進行增光處理。該廢水中含有大量的鹽酸和鋅、銅等重金屬離子及有機光亮劑等,毒性較大,有些還含致癌、致畸、致突變的劇毒物質,對人類危害極大。因此,對電鍍廢水必須認真進行回收處理,做到消除或減少其對環境的污染。本文就電鍍廢水處理的優化設計、電鍍廢水處理的有效方法、電鍍廢水循環使用等,做進一步的研究和探討。

2 電鍍廢水處理的優化設計

2.1 廢水處理方案的提出。首先要落實環保設計單位,提供廢水處理方案。按照工藝流程及排水環節,明確各股重金屬和綜合廢水的處理能力、污水處理工藝措施及處理效率,并提供廢水處理方案,包括擬采取措施的工藝文字說明和流程圖(已提供的方案中沒看懂含重金屬廢水是混合處理還是單獨處理)。提供各廢水處理設施的進、出口和廠區廢水總排口的廢水監測數據。以下為本項目應執行的排水標準,每一種第一類污染物必須有單獨的廢水處理裝置,并保證該處理裝置排口的第一類污染物達標,否則有稀釋排放的嫌疑,請據此調整本項目廢水處理方案。

2.2 污水綜合排放標準。污水綜合排放標準,必須達到或符合國家和本地區的污水排放標準。例如,DB12/356-2008《污水綜合排放標準》(三級),如表1所示。

電鍍廢水車間排口第一類污染物執行GB21900-2008《電鍍污染物排放標準》,如表2所示。

2.3 排放環節和治理措施。同類電鍍車間廢水的排放環節和治理措施,如表3所示。

2.4 擬建項目固廢產生及排放。擬建項目固廢產生及排放一覽表,如表4所示。

3 電鍍廢水處理的有效方法

3.1 化學處理法。通過向電鍍廢水中投加化學藥劑,使廢水中的污染物質發生氧化,還原化學反應或產生混凝,然后從水中分離出去,使廢水得到凈化,達到排放標準后排放。根據廢水中含有的污染物質的不同,可采用不同的處理工藝。如處理含氰廢水(氰化鍍銅、鍍鎘、鍍銀,鍍合金等)投加氧化劑(可選用次氯酸鈉,漂白粉,漂白精,液氯等);處理含鉻廢水投加還原劑(可選用亞硫酸氫鈉、水合肼、硫酸亞鐵等);處理鍍鋅(堿性鋅酸鹽鍍鋅)廢水投加混凝劑;處理酸、堿廢水投加中和藥劑等。然后用沉淀、氣浮,過濾等固液分離措施將金屬氫氧化物從廢水中分離出來,使廢水達到排放標準,分離出來的污泥可根據其特性,進行綜合利用或無害化處理,防止造成二次污染。

3.2 電解處理法。氰化鍍銀和無氰鍍銀及酸性鍍銅廢水可以采用電解法處理,在鍍銀生產線的一級漂洗槽旁邊安裝一個回收銀電解槽,采用無隔膜單極式電解槽,廢水中的銀離子在電解過程中沉積在陰極,定期回收金屬銀。對于氰化鍍銀廢水,在電解回收銀的同時,也進行了電解破氰,處理后的水返回一級漂洗槽,末級漂洗槽采用流動水漂洗,漂洗水達到排放標準直接排放。用同樣的技術處理酸性鍍銅廢水,可以回收金屬銅。這種電解回收金屬的設備,陰極材料一般可采用不銹鋼,陽極材料應采用不溶性陽極(如鈦鍍二氧化鉛,鈦涂二氧化釕、石墨等),電解槽的電源可采用直流電源或脈沖電源。近幾年來有人通過研究,提出了對電鍍廢水處理眾多的技術,按照統一的數學模型來評階擇優,綜合考慮技術、經濟、環境,資源、能源諸因素,使技術選擇建立在科學化的基礎上,這是可取的方法。

3.3 離子交換法。利用離子交換樹脂活性基團上的可交換離子(H+、Na+、OH-等),去除廢水中的陽、陰離子。此法處理電鍍廢水不僅可回用水,還可回收金屬離子溶液。這種方法已用于處理含有金、鎳、銅、鎘、鉻等廢水。近年來人工合成的專門用于處理電鍍廢水的弱酸、弱堿大孔樹脂,可分別用于去除鉻、鎳和銅,以及一些金屬的氰化絡合陰離子。一般說來,離子交換法初次投資較大,操作管理水平要求較高,但處理效果穩定,由于能回用金屬和水,是當前電鍍廢水實現閉路循環的主要治理方法之一。存在的主要問題是再生廢液會有鈉、鐵、氯根等雜質離子不能直接回用于鍍槽中,排入環境會造成污染。

3.4 膜分離法。利用半透膜或離子交換膜等膜材料,在外加推動力下,使廢水中的溶解物和水分離濃縮,以凈化廢水。在膜分離法中,反滲透法用于含鎳、含鎘廢水的濃縮處理已應用于生產。隔膜電解法用于再生鍍鉻廢液。擴散滲析法可用于酸液回收。膜分離方法成本較高。

3.5 蒸發濃縮法。利用熱源和蒸發器在常壓或負壓下直接濃縮廢水。用這種方法處理高濃度廢水比較經濟,常同三級逆流漂洗、氣-水噴淋,或同離子交換法聯合使用。目前生產中廣泛采用鈦管薄膜蒸發器和蒸發釜來濃縮含鉻廢水、含氰廢水等,也是閉路循環的主要處理流程之一。

3.6 活性炭吸附法?;钚蕴烤哂蟹浅6嗟奈⒖捉Y構和巨大的同比表面積,通常1g活性炭的表面積達700~1700m2,因而具有極強的物理吸附力,能有效地吸附廢水中的六價鉻離子(Cr6+)等重金屬離子。當活性炭達到吸附平衡后,還可以采用加熱、酸浸泡、堿浸泡等方式除去吸附物,使活性炭再生。

3.7 交換液膜法。采用水包油包水雙重乳液體系,液膜為煤油和表面活性劑或添加劑,以無載體液膜、有載體液膜、含浸型液膜等浸入電鍍廢水,流動載體在膜外相界面有選擇地絡合重金屬離子,然后在液膜內擴散,在膜內界面上解絡。重金屬離子進入膜內相得到富集,流動載體返回膜外相界面,如此過程周而復始,自動進行,使得廢水得到凈化,重金屬得到回收利用。

4 電鍍廢水循環使用

4.1 自然循環。漂洗工序是電鍍生產中的重要環節。采用不同的漂洗方法直接影響漂洗水的耗量及廢水的處理,在保證鍍件質量的前提下,應把漂洗水耗量壓縮到最低,使漂洗水耗量小于或等于電鍍槽液的蒸發量及帶出量之和,即小于槽液的消耗量。這時即可以把漂洗水全部補充到電鍍槽,不向外排放廢水,實現自然循環,此時也不需要廢水處理設施了;在所有解決電鍍廢水污染問題的方法中,自然循環的辦法是最好的辦法。怎樣實現電鍍廢水的自然循環?如鍍裝飾鉻,槽液溫度50℃,恒溫8小時,蒸發量為10%,鍍件附著液帶出量控制在1%,采用四級逆流漂洗蒸發量每槽為1%,以上合計為15%,每班補充同等數量的新鮮水,把增加的漂洗水控制在15%以下,即可實現自然循環。又如鍍鎳鐵合金,鍍液溫度60℃,恒溫8小時,蒸發量為12.5%,控制鍍件附著液帶出量為1%,四級逆流漂洗,每槽自然蒸發量為1%,合計為17.5%,則漂洗水量控制在17.5%即可實現自然循環。控制帶出量主要靠控制鍍件在鍍槽上的停留時間,必要時可增加向鍍件進行吹氣或噴霧清洗,使鍍件附著液盡量滴落在鍍槽內??刂破此恐饕慷嗉壞媪髌矗匾獣r增加在漂洗槽上方進行噴淋噴霧和吹氣,并可在漂洗槽中增加空氣攪拌,提高漂洗效率,降低漂洗耗水量。

4.2 強制閉路循環。在電鍍生產過程中,當采取了先進的漂洗方法和降低漂洗耗水量的措施之后,漂洗水的耗量仍大于槽液的減量(耗量)時,此時,就不能實現廢水的自然循環,需要采取人工的強制措施,實現廢水的閉路循環系統,稱為廢水的強制循環。

5 結束語

展望電鍍廢水處理技術的發展前景,首先是壓縮水量,普遍推廣逆流漂洗和噴淋技術;其次,對化學法產生的污泥和離子交換再生廢液進行綜合利用,以及研制適用于處理電鍍廢水的各種優質樹脂和膜,以及進一步研究和完善閉路循環系統,以實現資源的充分利用。

參考文獻:

[1]曾祥德.電鍍廢水處理技術的綜合應用[J].電鍍與精飾,2000/01:39-41.

[2]馬小隆,劉曉東,周廣柱.電鍍廢水處理存在的問題及解決方案[J].山東科技大學學報(自然科學版),2005/01:107-111.

廢水中鎘的處理方法范文4

關鍵詞:改性膨潤土;吸附;Cd2+;

Abstract: In this paper, by using starch and PVA modified bentonite to remove Cd2+ in waste water achieved a good result, based on the research of contact time, shock velocity, bentonite dosage, pH value and other factors on the bentonite adsorption ability, find out the optimum experimental conditions. The results show that, modified bentonite has good adsorption properties for Cd2+.

Key words: Modified bentonite; Adsorption; Cd2+;

中圖分類號:X703 文獻標識碼:A文章編號:

鎘作為一種有益于人類的重金屬廣泛應用于電鍍工業、化工業、電子業和核工業等領域。但隨著采礦、冶煉精煉和電鍍工業的不斷發展,大量的含鎘廢水排入河流而造成環境的污染。由于鎘在環境中不能降解,具有很高的生物累計系數,在人體中的半衰期長達10至30年,它不斷釋放并產生持續毒性作用和累積效應,造成人體腎、骨骼損害,對生殖、免疫系統有毒副作用,并導致癌癥發生。1955年日本發生的痛痛病就是鎘污染造成的。目前治理鎘污染的方法有化學沉淀法和吸附法?;瘜W沉淀法處理鎘的效能與水的pH值密切相關,如何準確控制污染水體的pH值以及污染水體pH值大于9.5時可能導致濾過水中鋁超標帶來次生的飲水衛生問題還未得到解決。吸附法是廢水處理方法中的一類重要方法,目前常用的吸附劑為活性炭[1],因其吸附清除效果不高,且受到造價高,再生困難等限制,適用范圍有限。

天然膨潤土具有良好的吸附、離子交換等性能[2],在工藝上具有投資小、方法簡便易行的優點,且我國天然膨潤土資源豐富、價格低廉,在廢水處理中具有廣泛的應用前景[3]。未經改性的膨潤土比表面積和吸附能力較差,故一般用于廢水處理的膨潤土都要經過改性,增大其比表面積,提高吸附能力。本文將膨潤土經去離子打漿,棄去石英雜質[4],沉積干燥后與淀粉、PVA按照10:3:1的比例混合,先將淀粉-PVA混合液加熱到80℃反應30min,然后直接將膨潤土加入其中,常溫下攪拌30min,所得產物離心、漂洗、干燥后研磨粉碎備用[5]。

1實驗部分

試劑和儀器

膨潤土(遼寧撫順);淀粉 分析純 (國藥集團化學試劑有限公司);硫酸鎘 分析純(國藥集團化學試劑有限公司);

原子吸收光譜儀zeenit700 (德國耶拿公司);酸度計 320型 (梅特勒-托利多儀器有限公司);X-射線衍射儀D/max-2200VPC (Rigaku);紅外光譜儀 Magna560 (尼高力公司);水浴恒溫振蕩器 SHC-C型 (江蘇江南儀器廠);真空干燥箱 DZF-6020型 (上海一恒科技有限公司);離心機TG18-WS(長沙維爾康湘鷹離心機有限公司)

1.2實驗方法

將改性膨潤土加入到制備好的Cd2+ 溶液中, 振蕩吸附后離心, 取上清液用原子吸收分光光度計測定上清液中Cd2+ 濃度。

實驗用膨潤土原土及改性土的物理化學性能見表1.

表1 膨潤土和改性膨潤土的性質

膨潤土經過改性后各項性質參數都得到提升,實驗采用改性膨潤土。

2結果與討論

2.1接觸時間對改性膨潤土吸附Cd2+的影響

實驗條件:Cd2+濃度:1.0mg/L;溶液體積:100mL;改性膨潤土質量:1.0g;振蕩速度:140 rpm;溫度:20℃

圖1是在5-480min內改性膨潤土對Cd2+的吸附百分率隨接觸時間的變化的曲線圖。由圖可知,Cd2+的吸附百分率隨接觸時間的增加而增加。吸附時間達到60 min時,吸附基本達到平衡,吸附百分率為95.95%。超過60min去除效果隨時間增加提高不明顯。所以確定60min為平衡吸附時間,并將其應用于后面的試驗。

2.2振蕩速度對改性膨潤土吸附Cd2+的影響

實驗條件:Cd2+濃度:1.0mg/L;溶液體積:100mL;改性膨潤土質量:1.0g;振蕩時間:60min;溫度:20℃;振蕩速度:0、80、140、200、250rpm

由圖2可知:Cd2+吸附百分率隨振蕩速度的增加而增加。這是因為振蕩速度增加,膨潤土與Cd2+的接觸機會也隨之增加。振蕩速度過高會增加運行成本,在保證去除率(>95%)的前提下,選擇較低的轉速比較合適。所以確定振蕩速度140rpm為實驗速度,并應用于以后的實驗。

2.3改性膨潤土的用量對吸附Cd2+的影響

實驗條件:Cd2+濃度:1.0mg/L;溶液體積:100mL;振蕩速度:140rpm;振蕩時間:60min;溫度:20℃;改性膨潤土質量:0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0g

由圖3可知:Cd2+的吸附百分率隨改性膨潤土質量的增加而增加。吸附達到平衡,改性膨潤土用量大于1.0g的去除率均在95%以上。當用量達到4.0g以上時,吸附效果最好。在保證去除率的前提下,應選擇最小的改性膨潤土用量,以減少應用成本。

2.4離子初始濃度對膨潤土吸附性能的影響

實驗條件:改性膨潤土質量:1.0g;溶液體積:100mL;振蕩速度:140rpm;振蕩時間:60min;溫度:20℃;Cd2+濃度:0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/L

由圖4可知:吸附百分率隨濃度增加而降低,但變化并不明顯。這是因為膨潤土的吸附量是固定的,隨著初始離子濃度的增高,被吸附后殘留的離子濃度也隨之增大。若要改變此狀況,需要根據離子濃度增加吸附劑的用量或者增加處理次數。

2.5溶液初始pH值對改性膨潤土吸附性能的影響

實驗條件:Cd2+濃度:1.0mg/L;溶液體積:100mL;改性膨潤土質量:1.0g;振蕩速度:140rpm; 振蕩時間:60min;溫度:20℃; pH:2、4、6、8、10

由圖5可知:吸附百分率隨pH值升高而增大。在強酸性溶液中,吸附百分率僅為30.41%。當pH值升高到中性至堿性范圍時去除率大大增加。由于鋁氧八面體Al-O-H具有兩性,在酸性條件下,Al-O-H的OH容易電離,使膨潤土表面帶正電荷,對吸附陽離子不利,即氫離子對Cd2+存在競爭吸附。當pH值升高時,溶液中OH-增加,降低競爭吸附,并以氫鍵形式吸附在膨潤土表面,使其表面負電荷增加,從而增加了對陽離子的吸附容量。另外,在強堿性溶液中,Cd2+與OH-會發生沉淀反應,間接增加離子的去除率。因此中性或堿性條件有利于Cd2+的去除。

2.6溫度對去除率的影響

實驗條件:Cd2+濃度:1.0mg/L;溶液體積:100mL;改性膨潤土質量:1.0g;振蕩速度:140rpm;振蕩時間:60min;溫度:20℃、40℃、60℃

由圖6可知:去除率隨溫度的改變并沒有明顯的變化,說明溫度對去除率影響不大。因此,可以不對廢水進行加熱或者冷卻處理,在室溫下實驗以減少運行成本。

圖1 接觸時間的影響

圖2 振蕩速度的影響

圖3 膨潤土用量的影響

圖4 初始濃度的影響

圖5 溶液初始pH值的影響

圖6 溫度的影響

經過試驗得出最佳實驗條件:Cd2+濃度:1.0mg/L;溶液體積:100mL;改性膨潤土質量:1.0g;振蕩速度:140rpm;振蕩時間:60min;溫度:室溫。

取100mL的含 Cd2+廢水,加入改性膨潤土1.0g,以140 rpm的振蕩速度振蕩60min,在室溫條件下分別處理了營口和盤錦某工廠的含鎘廢水,Cd2+去除率分別達到97.6%和96.9%,結果令人滿意。

參考文獻

[1]黃鑫,高乃云,張巧麗 改性活性炭對鎘的吸附研究[J] 同濟大學學報(自然科學版)2008年 第36卷第4期508-513

[2]吳冬梅,郭春景 天然膨潤土吸附Cd2+的動力學、等溫線及熱力學研究[J] 2007年9月第5期8-11

[3]王紅梅,鄭振暉,李倩 膨潤土及改性膨潤土在廢水處理中的應用綜述[J] 山東化工 2005年第34卷20-22

[4]趙東源,陳爾庭,任繼光,王起斌,徐萍,郝占利 天然蒙托土對印染廢水吸附處理的研究[J]環境污染與防治 1993年10月第15卷第5期23-27

[5]羅太安,劉曉東 改性膨潤土對Cd(II)的吸附性能研究[J] 環境工程 2005年2月 第23卷第1期 80-81

作者簡介:

廢水中鎘的處理方法范文5

關鍵詞:重金屬;技術

中圖分類號:P618.5 文獻標識碼:A 文章編號:1674-3520(2013)-12-0264-02

前言:

水是人類賴以生存和發展的物質,維系著整個社會的發展。近年來隨著工業生產和城 市現代化水平發展。各種廢水大量排放,水中重金屬加劇積累,重金屬污染嚴重,因此重金屬廢水的治理備受國內外科研工作者的重視。本文對重金屬廢水的來源、 危害,幾種處理重金屬廢水的方法及其優缺點和發展趨勢進行了綜述。

1 重金屬廢水的來源和危害

1.1 重金屬廢水的來源

重金屬廢水主要來自礦山坑內排水,選礦廠尾礦排水,有色金屬冶煉廠除塵排水,有色金屬加工廠酸洗水,鍍廠鍍件洗滌水,鋼鐵廠酸洗排水,以及電解、農藥、醫藥、油漆、顏料等各種工業廢水。

1.2 重金屬廢水的危害

重金屬廢水污染具有毒效長,不可降解的特點,可通過食物鏈作用進入人體,并在人體內累積。從而導致各種疾病和機能紊亂。最終對人體健康造成嚴重損害。日本水俁灣由汞中毒造成的“水俁病”,就是重金屬污染給人體健康帶來損害的典型事例??梢?,對含重金屬廢水的治理刻不容緩。

2 重金屬廢水的傳統處理方法

2.1 化學沉淀法

2.1.1中和沉淀法

此法是目前工業上應用最廣的方法。向廢水中投加堿中和劑,使廢水中的重金屬形成 溶解度較小的氫氧化物或碳酸鹽沉淀而去除。含銅、鎘、鉻、鉛等電鍍廢水均可采用此法處理,常用的沉淀劑有石灰、碳酸鈉和氫氧化鈉等。其中氫氧化物應用較 多。該法具有技術成熟、投資少、成本低、自動化程度高等優點,在國內外已廣泛應用。例如楊富新[1]在處理廣州銅材廠含銅、鋅離子的污水時,采用了氫氧化物沉淀法,污水pH 從2.17 升至8.50時,Cu2+質量濃度由15.48 mg/L 降至0.39 mg/L,Zn2+質量濃度由107.8 mg/L 降至3.2 mg/L;當pH 從1.82升至9.38 時,Cu2+質量濃度由24.6 mg/L 降至0.1mg/L 以下,Zn2+由10.4 mg/L 降至未檢出;當pH 從2.06 升至10.65 時,Cu2+質量濃度由22.7 mg/L 降至0.13 mg/L,Zn2+質量濃度由112.0 mg/L 降至3.18 mg/L。但該法對于高濃度的廢水分離困難效果較差且會產生含重金屬污泥,并有可能產生二次污染。若廢水中重金屬離子以絡合物形式存在,則有可能使出水中重金屬離子含量不達標。

2.1.2硫化物沉淀法

此法是加入硫化物使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀而除去的方法,與中和沉淀法相比其的優點是:重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低。反應pH值在7-9之間處理后的廢水處理效果更好。其缺點是:硫化物沉淀顆粒小,易形成膠體,硫化物沉淀在水中殘留,遇酸生成氣體,可能造成二次污染。

2.1.3鐵氧體共沉淀法

此法是根據生產鐵氧體的原理處理重金屬廢水能一次脫除多種金屬離子,尤其適用于混合重金屬電鍍廢水的一次性處理,具有設備簡單,投資少,操作方便等特點,同時形成的污泥有較高的化學穩定性,容易進行微分離和脫水處理。此法在國內電鍍業中應用較廣,但在形成鐵氧體過程中需要加熱(約70℃)能耗高,處理后鹽度高,而且不能脫除汞和絡合物。

2.2電化學法

此法指應用電解的基本原 理使廢水中的重金屬通過電解在陽、陰兩極上分別發生氧化還原反應使重金屬富集的方法。根據陽極類型電解法可分為電解沉淀法和回收重金屬電解法。電化學法工 藝成熟,設備簡單,占地面積小,無二次污染,所沉淀的重金屬可回收利用;其缺點:水處理量小,耗電量大,出水水質差,不適合處理低濃度廢水。

2.3 吸附法

2.3.1物理吸附

物理吸附法主要是利用比表面積高或表面具有高空隙結構的物質,如分子篩、礦物質和活性炭等。活性炭是最早、應用最廣的吸附劑,但其價格昂貴使用壽命短。近年來,發現礦物材料也具有很強的吸附能力,如蛇紋石、沸石、硅藻土等。其中,沸石是目前發現的礦物材料中比表面積最大、吸附能力最強的礦物。現今,沸石可用于處理含鉻(主要來源于電鍍鉻、鈍化工序)的工業廢水。采用沸石吸附處理含鉻廢水,要求廢水總鉻質量濃度

2.3.2樹脂吸附

樹脂中含有的羧基、羥基、氨基等活性基團可與重金屬離子進行螯合形成網狀結構的籠形分子,故能有效地吸附重金屬。其中殼聚糖及其衍生物是處理重金屬廢水的理想材料,學者對此研究甚多。王茹等[3]以工業級殼聚糖(脫乙酰度為83%)為吸附劑,去除水溶液中的Pb2+,在室溫條件下,處理質量濃度為100mg/L的Pb2+溶液時。最佳條件是殼聚糖投加質量濃度2g/L、粒度20~40目、pH6~8、吸附時間15小時,在該條件下Pb2+的去除率99.7%以上,殘余Pb2+的質量濃度不高于0.6mg/L。已達到國家廢水排放標準。近年來,對改性殼聚糖的研究也大量浮現。改性后的殼聚糖吸附容量大速度快、易洗脫、應用范圍廣等優點,但目前大多集中在改性殼聚糖的靜態吸附研究上,實際應用還有一些問題。

2.3.3生物吸附法

此法指借助生物體的化學結構或成分特性來吸附水中的重金屬。生物吸附劑是指凡具有從溶液中分離重金屬能力的生物體及其衍生物。藻類、菌體及一些細胞提取物是主要的生物吸附劑。現今,利用生物吸附去除廢水中重金屬的研究越來越受重視。

2.4膜分離法

此法指利用一種特殊的半透膜在外界壓力下且不改變溶液中化學形態的基礎上,將溶劑和溶質進行分離或濃縮。目前,膜技術包括反滲透、電滲析、超濾、液膜和滲透蒸發等。其中反滲透和超濾膜在電鍍廢水處理中已廣泛使用。大連化物所利用芳香聚酰胺型高分子化合物作為膜材料(DP―1)組裝成反滲透器對去除電鍍廢水中的鎳、鎘效果極佳[4]。液膜法耗能少、分離快,重金屬資源可回收,近年來也已用于小型電鍍廠含Cr3+、Zn2+廢水處理。膜技術設備簡單,占地面積少,使用范圍廣,處理效率高,節能并能實現重金屬的回收,無需化學試劑,不造成二次污染。但膜組件昂貴、使用過程中膜的回受污染和通量會下降。隨著膜技術在廢水領域中的深入研究,將膜技術與其他工藝組合來處理重金屬廢水將成為今后發展趨勢。

3重金屬廢水處理新技術

3.1納米技術及材料

此技術是一門剛開始被研究的新興技術。此技術在水污染治理方面有巨大潛力。納米過濾是一種由壓力作用的新型膜分離過程,介于反滲透與超濾之間。目前,采用納米過濾技術可有效去除鎳、鉻(Ⅵ)、鎘、銅等重金屬污染物(主要來源于工業廢棄物泄漏和工業廢水排放)。

3.2光催化技術

此法是一種環境友好型處理方法,利用光催化劑表面的光生電子或空穴等活性物種,通過還原或氧化反應去除重金屬。目前,光催化法降解廢水中的重金屬還處于實驗研究階段,實驗室最常用的光催化劑是二氧化鈦(TiO2)[5]。近年來,利用半導體TiO2光催化法去除或回收廢水中的Se4+、Cu2+、Hg2+、Ag+和Cr6+等金屬離子的研究備受關注,尤其對Cr6+的研究最為廣泛[6]。光催化法耗能低、無毒性、選擇性好、常溫常壓、快速高效,在重金屬廢水處理中前景好且日益受重視,但實際應用中發光催化法仍還存在諸多問題。

3.3新型介孔材料

據國際理論和應用化學聯合會定義,孔徑介于2~50nm的多孔材料才是介孔材料。介孔材料具有結構有序、孔徑分布窄、孔隙率高、比表面大且水熱穩定性好等優點。因此,介孔材料是當今國際上的研究熱點和前沿之一。現今利用新型高效介孔材料吸附劑處理重金屬廢水仍處于實驗研究階段,吸附劑的價格限制其在工業上的發展。

3.4基因工程技術

Wilson在20世紀90年代嘗試用基因工程技術對微生物進行改造,并將其應用于含汞廢水的治理,取得了較好結果。基因工程技術應用于重金屬廢水的治理指通過轉基因技術,將外源基因轉入微生物細胞中。使之表現出一些野生菌沒有的優良遺傳性狀,從而實現對重金屬Hg、Cu、Cd等高效的生物富集。基因工程處理重金屬廢水目前尚處于實驗研究階段。

4.綜合處理法

4.1絡合-超濾-電解集成技術

該技術[6]的原理圖如右:

圖1絡合-超濾-電解集成技術原理圖

該種方法重金屬可達到100%的去除,超濾的濃縮液可通過電解回收重金屬,從而實現廢水回用和重金屬回收的雙重目的,為重金屬廢水的根治找到了新的出路,十分具有研究意義。

4.2膠束增強超濾處理法

這是一種將表面活性劑和超濾膜耦合起來的新技術[7]。目前,膠束增強超濾使用的表面活性劑主要是有機合成的,如十六烷基氯化吡啶、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等,但這些有機合成的表面活性劑都有一定的毒性,它們隨著透過液進入到處理過的廢水中,造成了二次污染。因此,有人研究使用天然有機物,如卵磷脂等[8-9]具有表面活性劑功能的天然物來代替這些有機物,這樣即使它進入到處理過的廢水中去,由于它們無毒、易于生物降解,也不會對環境造成二次污染。其優點:工藝簡單、處理效果好、適用于處理濃度較低的重金屬廢水,且其能耗低,處理后的水可回用,通過后處理還可從濃縮液中回收重金屬,因此具有一定的經濟效益。但在已處理的水中會出現少量表面活性劑,相當于有了新的污染。

4.3微電解-生物膜法復合工藝

此工藝將弱電場下的微電解和生物膜吸附重金屬耦合起來,通過復雜的協同作用,達到在同一電生物反應器內有效凈化重金屬電鍍廢水的目的。張敬、姜斌等[10]詳細研究了該工藝。得出在反應循環量和壓縮空氣用量分別為15~30mL/min和0.3m3/h,電鍍廢水pH=4.53,廢水儲槽容積為210L,直流電場電壓3.5V,電流密度為0.877A/m2的情況下對廢水中Zn2+、Cr6+和CN-的去除率均有不同程度的提高,最顯著的是Zn2+的去除率由50.5%提高到72%。此工藝過程簡單,去除重金屬離子效果較好,具有一定的實際意義。

5.展望

(1)重金屬廢水的傳統處理工藝普遍存在成本高、反應慢、易造成二次污染、低濃度廢水處理難等缺點。因此應致力于傳統工藝的改造和新工藝的開發。

(2)吸附法處理重金屬廢水具有高效、簡便和選擇性好等優點,特別是對低濃度、污染性強、其他方法難以有效處理的重金屬廢水具有獨特的應用價值。但目前工業上使用的吸附劑價格昂貴廣泛應用受限,開發廉價、高效的吸附劑將是研究的一個重要方向。同時吸附劑的再生和二次污染也是吸附法處理重金屬廢水中需著重考慮的問題。隨著吸附法在廢水領域研究的進一步深入,對這些控制因素的解決,將會使吸附法進入新的階段。

(3)綜合處理法處理廢水的工藝具有很大的優勢與前景,適合于處理低濃度金屬離子的廢水,具有重大的研究意義。

參考文獻:

[1]楊富新.中和法處理酸性含銅、鋅離子污水的pH控制[J].冶金叢刊,1995(4):30-31.

[2]鄭禮勝,王士龍.用沸石處理含鉻廢水的試驗研究[J].環境工程,2007,15(3):13―15.

[3]王茹,唐蘭模.殼聚糖吸附水溶液中微量Ph的研究[J].四川大學學報:工程科學版,2001,33(3):55―57.

[4]劉雙進.污水處理新技術(反滲透和超濾)[M].北京:海洋出版社,2001:135~141.

[5]劉守新,孫承林.金屬離子的光催化去除研究進展[J].化學通報,2004,67(12):898―903.

[6]WangXiaoling,PehkonenSO,RayAK.PhotocatalytiereductionofHg(Ⅱ)ontwocommercialTiO2catalysts[J].ElectrochimieaActa,20o9.49(6):1435―1444.

[7]許振良,張永鋒.絡合-超濾-電解集成技術處理重金屬廢水的研究進展[J].膜科學與技術,2003,23(4):141-150.

[8]張鳳君,林學鈺,劉虹,等.苯酚的膜蒸餾及結晶回收處理研究[J].水處理技,2002,28(3):137-139.

[9]GodinoP,PenaL,MengualJI.Membranedistillation:Theoryandexperiments[J].JMembrSci,1996,121(1):83~9

廢水中鎘的處理方法范文6

【關鍵詞】電鍍廢水;分系統處理;重金屬離子;酸堿廢水

1 電鍍廢水的概況

電鍍是將金屬通過電解方法鍍到制品表面的過程。電鍍是當今全球三大污染工業之一,隨著科學技術的發展電鍍工業的規模亦發展,排放的廢水量越來越大,據不完全統計,1999年全國工業和城市生活污水排放總量為401億m3,電鍍廠排放出廢水達40億m3。由此可見,電鍍廢水的排放量約占工業廢水排放量的10%。目前,絕大多數電鍍分散在各有關企業,例如:自行車廠、家具廠、汽車廠等等,都附設有電鍍車間,實為廠多面廣,較為分散,大多數直接排放,給環境造成嚴重污染。為了解決這一問題,在一個城市或一個地區集中建立電鍍工業,使電鍍工業由分散轉向集中,則有利于電鍍廢水的處理。

電鍍廢水主要來源有:(1)鍍件清洗廢水;(2)電鍍廢液;(3)其他廢水(包括沖刷車間、刷洗地板以及通風設備冷凝水和由于鍍槽滲漏或者操作管理不當造成跑、冒、滴、漏的各種槽液和排水);(4)設備冷卻水。其廢水的水質、水量與電鍍生產的工藝條件、生產負荷、操作管理以及用水方式等因素有關,其成分復雜,水質變化較大,其中含有鉻、銅、鎳、鎘、鋅等重金屬離子和氰化物等,具有毒性,有的屬“三致”物質,對人類危害極大。如隨意排放或處理不當,會造成嚴重的環境污染。為此,對電鍍廢水進行有效處理已成為每個生產企業的艱巨任務。電鍍品種較多,主要有:鍍鉻、鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍銀等,有金屬電鍍,也有塑料電鍍。廢水主要來自鍍件鍍前的酸、堿處理以及鍍后的漂洗。鍍件鍍前的酸、堿處理液對各種電鍍是相同的,但是,鍍件的漂洗液的組成則完全不同,處理方法也完全不同,所以要把各種電鍍按車間分開,使整體布局合理化,給電鍍廢水的處理集中提供好的基礎。通過對該類廢水的處理試驗研究并進行工藝比較,確定了適合該廢水水質水量變化特點的處理方法。即將各類廢水單獨收集,并進行必要的預處理,然后再進行適當合并綜合處理。該工藝技術已在多家電鍍廢水處理項目中得到成功應用。

2 電鍍廢水的處理方法

電鍍廢水可以分為四個系統,含氰廢水;含鉻廢水;其他重金屬廢水以及酸堿廢水。實踐證明分系統處理各種廢水非常合理。

2.1 含氰廢水處理

常見的含氰廢水處理方法有離子交換法、蒸發法、電解氯化法、臭氧法和堿性氯化法。氰化鈉和氰化鉀是優良的電鍍絡合劑,采用氰化物電鍍的有金、銀、銅、鋅及鉻等,可獲得很高質量的鍍層,但是氰化物有劇毒,對人的致死量為0.3mg/kg。我國政府在大力提倡用無氰電鍍工藝替代含氰電鍍工藝。目前除少量有特殊要求的產品保留含氰電鍍工藝外,其余大量產品都已改為無氰電鍍工藝。

采用二級氧化法進行處理。氧化破氰可用的藥劑有NaCIO、Ca(CIO)2、液氯、臭氧等。液氯和臭氧由于價格高等原因不常用。用較便宜的Ca(CIO)2又會產生Ca(OH)2和CaSO4沉淀,增加了污泥量,故采用NaCIO是合適的破氰氧化藥劑。該方法是在堿性條件下,用氧化劑NaCIO把游離氰離子以及與金屬離子絡合的氰離子氧化成氮氣和二氧化碳[6]。氰離子的氧化破壞分兩個階段:第一階段,在堿性條件(pH≥10)下,氧化劑把氰離子氧化成氰酸鹽;第二階段,在pH為7~8的條件下,氰酸鹽進一步被氧化成氮氣和二氧化碳。

第一階段氧化成不完全氧化反應,反應如式(1)、(2)、(3):

NaCN+NaCIO+H2O=CNCI+2NaOH (1)

2NaCu(CN)2+5NaCIO+NaOH+H2O=4NaCNO+5NaCI+2Cu(OH)2(2) (式中的銅元素也可能是其他金屬如銀、鋅等)

CNCI+2NaOH=NaCNO+NaC+H2O(3)

操作時次氯酸鈉與氰氫根的投加比為:CN-:NaCIO=1:2.85,控制廢水的pH值為12~13,反應溫度為15℃~90℃,反應時間為30min。廢水經第一階段氧化處理后,氰化物轉化為氰酸鹽,其毒性降低為NaCN的千分之一,故必須進行第二階段的氧化物處理,才能達標排放。

第二階段氧化為完全氧化反應,反應如式(4)、(5):

2NaCNO+3HOCI=2NaCI+H2O+2CO2+N2(4)

4NaCNO+3NaCIO+2H2O=4CO2+2N2+4NaOH+6NaCi(5)

操作時次氯酸鈉與氰氫根的投加比為:CN:NaCIO=1:3.42。用稀硫酸把廢水pH值調整為8.5~9.0,溫度15~40℃,反應時間約為30min,第二階段氧化處理是把氰酸鹽連同第一階段氧化反應后留下的殘存的氯化物一起氧化成無毒的CO2和N2。

2.2 含鉻廢水中鉻的回收處理

常見的含鉻廢水處理方法有離子交換法、電解法、鐵氧體法、活性炭吸附法和化學還原法。廢水中六價鉻是有害和有毒物資,成為工業廢水的一個重要污染源,一旦攝入人體內達到一定數量會引起癌癥。廢水中六價鉻黨因鍍件表面附著而帶入漂洗水中,據資料報道80%的鉻酐損耗于鍍件帶出的附著液。它在廢水中的一般含量為25~100mg/L。處理電鍍鉻廢水的傳統工藝是將廢水中六價鉻變成三價鉻排放,使用最多的是鐵癢體法。該法只是把毒性大的六價鉻變成毒性較小的三價鉻,沒有從根本上消除鉻對環境的污染,必須對其實施回收處理。理論上有下列幾種回收方法:

(1)鉻酸鹽沉淀法 這種方法是在堿性條件下投加沉淀劑氧化鋇溶液,使CrO42- 與 Ba2+形成難溶的BaCrO4 沉淀(BaCrO4 的Ksp=1*10-10),因此習慣上也稱為鋇鹽法。該方法的優點是處理后的水清澈透明,工藝簡單,但是引入了Ba2+ ,造成新的污染。

(2)以氫氧化鉻或三氧化二鉻形式回收 該法首先是把六價鉻還原成三價鉻,再把三價鉻沉淀為氫氧化鉻,進一步把氫氧化鉻加熱脫水,則變成三氧化二鉻。含鉻廢水中的六價鉻在酸性條件下是以Cr2O72-形式存在,而在堿性條件下是以CrO42- 形式存在。在酸性條件下六價鉻的還原反應速度較快,故要求還原反應PH

Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O (6)

6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O (7)

Cr2O72-+8H++3H2S=2Cr3++7H2O+3S(8)

(3)陰離子交換法 當選用大孔弱堿性陰樹脂370填充陰離子交換柱時,對陰離子CrO42- 的親和力最強,同時,在離子交換過程中,能自行將SO42- 、NO3-、Cl-有效的排出樹脂層。使含鉻廢水通過該陰離子交換柱,發生如式(9)的交換反應:2ROH+CrO42- =R2CrO4+2OH-(9)吸附CrO42后的陰離子交換樹脂,用12%(m/n)KOH溶液可以將CrO42-交換出來,使陰離子交換樹脂再生,反應如式(10):2R2CrO4+4KOH =2ROH+2K2CrO4+2OH-(9)再生液中含有少量Fe3+和AI3+ 陽離子雜質,用調節再生液PH值的方法除去,得到只含K2Cr2O7的再生液,進行蒸發濃縮,將K2Cr2O7晶體分離出來[7]。

2.3 含其他重金屬離子的廢水處理

電鍍廢水中的其他重金屬離子一般是指銅、鋅、鎳、鎘等,他們有一種共性,在堿性條件下可形成氫氧化物沉淀;若加入硫化鈉,則形成硫化物沉淀。酸堿重金屬廢水處理方法[8];改法利用金屬離子的氫氧化物溶度積低的特點,在堿性條件下,將這些重金屬離子沉淀下來。為了達到排放要求,排放前加酸堿調pH值。

2.4 酸堿廢水處理

鍍件電鍍前需經除油、酸洗、機械磨光或滾桶滾光來清潔表面。使鍍件在入槽前達到無油、無銹、無厚的氧化膜和無臟物覆蓋。一般用化學法可達到清潔表面的目的。應盡可能的采用滾桶滾光法,用較低濃度的酸、堿或表面活性劑,借機械摩擦可將鋼鐵件的油污和鐵銹等除去,并可將零件表面磨光滑。這些措施能大幅度的減少酸堿廢水的排出量,但仍然會有堿洗和酸洗產生的酸堿廢水已經地面清洗廢水。一方面可以利用產生的酸、堿液相互中和達到處理目的;也可以在其他系統中加以利用,例如:用酸性、堿性廢水用來調整pH值。使領加藥品中和酸堿廢水變為補充措施,可大大境地治理廢水的成本。

酸堿縱橫廢水主要來自鍍件清洗水,呈酸性,水量最大,是電鍍廢水的主要來源。廢水中主要含有Cu2-、Ni2+等重金屬離子,這些重金屬離子以游離態形式存在于廢水中。通過調節廢水pH值(9-10),添加絮凝劑、助凝劑,使之形成氫氧化物沉淀,經過固液分離可除去Cu2+、Ni2+等重金屬離子,最后經砂濾器過濾及中和池條件pH值(6-9)使廢水達標排放。另外預處理后的含氰廢水及含鉻廢水也并入酸堿綜合廢水處理系統中進一步處理。主要化學反應:

Cu2++2OH-Cu(OH)2

Ni2++2OH-Ni(OH)2

Cr3++3OH-2Cr(OH)3

H++OH-H2O

3 結論

電鍍廢水的種類和水樣性質因生產條件和生產目的的不同而各有差異。因此,對不同的情況要區別進行處理,在設計廢水處理工藝流程時應結合生產,充分利用廢水中的可回收成分,如鍍鉻、鎳、金、銀等的廢水應該進行回收利用。實踐證明用合理工藝處理電鍍廢水,首先可大幅度減少廢水的排放量;按系統分別處理電鍍廢水,簡化了處理方法,提高了處理效果;回收鉻等重金屬,有效的防止了污泥對環境造成的二層污染。

參考文獻:

[1]馬小隆,劉曉東,周廣柱.電鍍廢水處理存在的問題及解決方案[J].山東科技大學學報(自然科學版)2005(1):107-108.

[2]國家環保總局.1999年中國環境狀況公報[J]環境保護.2007(7): 120-123.

[3]黃瑞光.21世紀電鍍廢水處理的發展趨勢[J]電鍍與精飾.2000 (3):1-2.

[4]王月娟,侯愛東,孫濤.綜合電鍍廢水處理技術與應用(J)污染防治技術.2005(5):37-40.

[5]謝東方,鄭建濤,田國元.電鍍廢水處理技術工程應用實踐[J].環境技術,2004(6):37-28.

[6]彭呂盛,孟洪.等.化學法處理電鍍廢水的工藝流程既藥劑選擇[J]水處理技術,2003(6)363-365.

[7]尹洪.電鍍廢水中鉻處理與回收[J].陜西環境,1998(1):24-25.

亚洲精品一二三区-久久