化學(xué)法處理含六價(jià)鉻電鍍廢水的研究與分析

電鍍廢水是指從電鍍作業(yè)場(chǎng)所排出的包括前處理、電鍍本身、鍍后處理及沖洗地坪用水等。電鍍廢水就其總量而言,遠比生活廢水、化工廢水及農業(yè)養殖廢水等小。但電鍍廢水所含有毒、有害物種類(lèi)多,特別是含有多種毒性強的重金屬雜質(zhì),因而必須嚴格處理。

電鍍廢水既要處理達標,又要在經(jīng)濟上讓企業(yè)能夠承受,涉及的問(wèn)題復雜而嚴峻。本文僅就化學(xué)法處理含六價(jià)鉻電鍍廢水問(wèn)題作一簡(jiǎn)述,供參考。

1·氧化還原法

氧化還原法是指投加還原劑將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻,最后適當提高pH值,生成Cr(OH)3沉淀,再作沉淀分離的方法。通常還原形成三價(jià)鉻后,與其他重金屬離子一起沉淀。

1.1 六價(jià)鉻的存在形式

1.2 常用還原劑及其反應式

(1)硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)

與六價(jià)鉻的投藥比≥16∶1,生成大量鐵污泥,早已被淘汰。

(2)亞硫酸氫鈉(NaHSO3)

與六價(jià)鉻的投藥比≥4∶1,其反應式為:2H2Cr2O7+6NaHSO3+6HCl=2Cr2(SO4)3+6NaCl+8H2O(1)

(3)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)

與六價(jià)鉻的投藥比≥3∶1,其反應與亞硫酸氫鈉的相同,原因是:

(4)水合肼(N2H4·H2O)

純品與六價(jià)鉻的投藥比略大于1,工業(yè)售品的質(zhì)量分數一般在40%左右,其反應式為:

鍍鉻后若采用水合肼作槽邊處理法處理后,污泥中鉻的質(zhì)量分數高達39.2%,便于回收利用。

(5)其他固體還原劑

其他固體還原劑還有硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉、連二亞硫酸鈉等。但考慮購買(mǎi)方便因素,現多采用焦亞硫酸鈉。

1.3 還原pH值與沉淀時(shí)間

1.3.1 還原pH值

上述還原反應都要消耗大量H+,因而還原pH值應在2.5~3.0以下。pH值越低,還原速率越快,還原六價(jià)鉻越徹底;當pH值高時(shí),投藥比加大,殘存還原劑會(huì )造成排水COD上升而超標。還原前大量投酸,而沉淀重金屬又要大量投堿(特別對中和沉淀法),僅此一項就提高了廢水處理的成本(特別對六價(jià)鉻的質(zhì)量濃度本不高的混合廢水)。

1.3.2 沉淀時(shí)間

當pH值為2.5時(shí),用焦亞硫酸鈉以投藥比3∶1進(jìn)行反應,然后用NaOH調高溶液的pH值至6.7~7.0,當六價(jià)鉻的質(zhì)量濃度為3g/L時(shí),沉淀時(shí)間為36min;當六價(jià)鉻的質(zhì)量濃度≤0.5g/L時(shí),為4min。故用于處理廢液,總耗時(shí)長(cháng)。

1.4 氫氧化鉻穩定存在的條件

1.4.1 適當的pH值

三價(jià)鉻形成Cr(OH)3的pH值下限為5.6。但其為兩性氫氧化物,當pH值≥12時(shí)開(kāi)始復溶,至15時(shí)完全溶解。復溶生成亞鉻酸鹽或生成配合物:

因此,在調高pH值時(shí),應防止局部pH值過(guò)高而使總鉻超標。

1.4.2 污泥處置

存放污泥時(shí),不得接觸酸或堿。當將電鍍污泥摻與燒磚時(shí),只能燒制青磚;燒制紅磚時(shí)為氧化焰,會(huì )將三價(jià)鉻氧化為六價(jià)鉻。

1.5 還原時(shí)的自動(dòng)測控

當需對投加還原劑的質(zhì)量濃度作自動(dòng)測控時(shí),用ORP計(氧化還原電位差計)。在pH值為2.5時(shí),測控ORP值為250mV。

1.6 用亞硫酸氫鈉時(shí)的副反應

當用亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉作還原劑時(shí),會(huì )有下述反應發(fā)生:

生成的二氧化硫溶于水后可對六價(jià)鉻再起還原作用:

 但若二氧化硫以氣體形式逸出,則會(huì )污染空氣,甚至產(chǎn)生酸雨。二氧化硫是否呈氣體逸出,取決于其在水中的溶解度,液溫越高、局部濃度越大,越易逸出。故在投加還原劑時(shí),應在攪拌條件下,緩慢投加。

1.7 適用范圍

投加上述還原劑的處理方法,僅適用于對含六價(jià)鉻廢水進(jìn)行認真分質(zhì)排放的單位。在分質(zhì)時(shí),將含鉻廢水與酸洗后清洗水(一般酸性都強)混合,這樣可以有效降低處理成本,而且鋼鐵件酸洗后清洗水中的Fe2+也可起還原六價(jià)鉻的作用。

2·鋇鹽法

2.1 優(yōu)點(diǎn)

(1)不用投酸還原六價(jià)鉻,特別對混合廢水有利。一般混合廢水pH值在5~6之間,正好是鋇鹽沉淀的最佳pH值范圍(殘留六價(jià)鉻的質(zhì)量濃度在0.04~0.05mg/L之間)。實(shí)際使用BaCl2·H2O時(shí),pH值最好在6.7~7.5之間,原因是反應生成的鹽酸會(huì )略降低pH值;但用碳酸鋇或氫氧化鋇時(shí),pH值應在2.5~4.0之間,否則它們難溶。

(2)不用擔心生成Cr(OH)3的兩性問(wèn)題。

(3)處理成本較低,可直接投加干粉后攪溶。

2.2 缺點(diǎn)

(1)所有鋇鹽都有毒性。除使用時(shí)應注意安全外,產(chǎn)生的污泥應按工業(yè)危險廢棄物處置相關(guān)規定執行。

(2)廢水中殘鋇應予去除�？捎昧蛩徕}粒狀物過(guò)濾;也可將廢水在調高pH值沉淀重金屬后,在攪拌下小心加入稀硫酸調低pH值約0.3~0.5。

3·多硫化鈣還原六價(jià)鉻

此方法系前蘇聯(lián)發(fā)明。電子部七所1995年8月用于混合廢水處理,效果一直良好,于1998年12月在第七屆電子電鍍年會(huì )論文集中刊出。但筆者認為文中的還原反應式值得商榷。實(shí)際上多硫化鈣還原六價(jià)鉻的機理并不清楚,并不是S2-起還原作用,否則何必使用多硫化鈣,直接使用硫化鈉即可。從理論上講,該方法存在下述反應:

筆者早在上世紀80年代初就已作過(guò)試驗,發(fā)現在酸性條件下,在不斷攪拌下向含六價(jià)鉻廢水中緩慢加入含硫化鈉的稀溶液,的確對六價(jià)鉻有一定還原作用;但在投藥比很大的情況下,還原仍不徹底,根本不能達標。

4·出路何在

電鍍作業(yè)產(chǎn)生多種重金屬污染,屬?lài)啦閷ο?應高度重視,認真做好以下幾點(diǎn):

(1)提高環(huán)保責任心,盡快完善對電鍍廢水處理的設施,決不可偷排、直排。

(2)千方百計提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少返工浪費,降低消耗;提高生產(chǎn)效率與設備利用率。

(3)選擇改進(jìn)廢水處理技術(shù),既要達標又要成本低。

(4)適度提高電鍍加工費,以收回“三廢”治理成本,不參與低價(jià)格惡性競爭。(來(lái)源：谷騰水網(wǎng))