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焦亚硫酸钠处理含铬废水的研究

时间:2017-06-15 20:31

六价铬具有强氧化性,对人、动物和农作物等都能造成严重的危害。与三价铬比较,六价铬的毒性比三价铬高100倍。电镀废水中六价铬最高允许排放的质量浓度为0.5mg/L。 

    某电镀集控区拟采用硫的含氧酸盐处理电镀废水中的六价铬。电镀集控区产生的废水水质有差异,六价铬的质量浓度为30~90mg/L,废水的pH值为1.9~2.5。为了选用最佳的还原剂,研究了焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸


钠、连二亚硫酸钠、硫代硫酸钠等还原剂处理含铬废水,试验确定各种还原剂的最佳加药量,并比较其经济性。     

1 实验部分     

1.1 反应机理 

    在pH值为1.9~2.5的条件下,以焦亚硫酸钠(Na2S2O5)、亚硫酸氢钠(NaHSO3)、亚硫酸钠(Na2SO3)、连二亚硫酸钠(Na2S2O4)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)为还原剂,反应8min,并不停搅拌,将废水中的六价铬还原成三价铬,在后续


处理中加碱调整pH值,使三价铬形成氢氧化铬沉淀除去。               

    六价铬的还原效率与酸度(pH值)及还原剂浓度有关。酸度高,还原剂不足,六价铬还原不彻底;酸度低,还原剂过多,造成材料浪费甚至形成配合物,致使三价铬不能沉淀,达不到治理效果。因此,控制酸度及还原剂用量在六价


铬废水处理中是至关重要的。 

    本文在不调节pH值的情况下,直接加药还原六价铬来确定还原剂的最佳加药量,并比较其经济性。     1.2 仪器及试剂 

    721型分光光度计,光电分析天平,电动搅拌器,PHS 25型酸度计等。 

    焦亚硫酸钠,亚硫酸氢钠,亚硫酸钠,连二亚硫酸钠,硫代硫酸钠,氢氧化钠,磷酸,硫酸,二苯碳酰二肼。   1.3 试验过程 

    (1)废水来源。取某电镀集控区混合电镀废水,测定该电镀混合废水中的六价铬的质量浓度为51mg/L,pH值为2.1。 

    (2)试验过程与方法。取500mL混合电镀废水于1000mL烧杯中,加入一定量的焦亚硫酸钠,用电动搅拌器搅拌,反应8min后,用氢氧化钠将pH值调至8~9,静置沉淀1h,取上清液用二苯碳酰二肼分光光度法测定六价铬。然后用亚


硫酸氢钠、亚硫酸钠、连二亚硫酸钠、硫代硫酸钠进行同样的试验。比较以上各种还原剂与六价铬的实际质量比。     

2 结果与讨论 

    2.1 焦亚硫酸钠还原六价铬的研究    焦亚硫酸钠与六价铬的理论质量比为2.74。水中六价铬的质量浓度随焦亚硫酸钠与六价铬质量比的增加而逐渐减少。当焦亚硫酸钠与六价铬的质量比为3.53时,出水中六价铬的质量浓


度为0.18mg/L,去除率达99.6%,然后,随着焦亚硫酸钠与六价铬质量比的增加,出水中六价铬变化不大。             

    2.2 亚硫酸氢钠还原六价铬的研究 

    由反应式(2)可知,亚硫酸氢钠与六价铬的理论质量比为3.06。由图2可知,出水中六价铬的质量浓度随亚硫酸氢钠与六价铬质量比的增加而逐渐减少。当亚硫酸氢钠与六价铬的质量比为4.11时,出水中六价铬的质量浓度为


0.21mg/L,去除率达99.6%。然后,随着亚硫酸氢钠与六价铬质量比的增加,出水中六价铬变化不大。               

    2.3 亚硫酸钠还原六价铬的研究 

    亚硫酸钠与六价铬的理论质量比为3.64。水中六价铬的质量浓度随亚硫酸钠与六价铬质量比的增加而逐渐减少。当亚硫酸钠与六价铬的质量比为5.49时,出水中六价铬的质量浓度为0.38mg/L,去除率达99.3%。然后,随着亚


硫酸钠与六价铬质量比的增加,出水中六价铬变化很小。               

    2.4 连二亚硫酸钠还原六价铬的研究 

    连二亚硫酸钠与六价铬的理论质量比为1.67。水中六价铬的质量浓度随连二亚硫酸钠与六价铬质量比的增加而逐渐减少。当连二亚硫酸钠与六价铬的质量比为4.11时,出水中六价铬的质量浓度为0.26mg/L,去除率达99.5%。


然后,随着连二亚硫酸钠与六价铬质量比的增加,出水中六价铬变化不大。                 

    2.5 硫代硫酸钠还原六价铬的研究 

    硫代硫酸钠与六价铬的理论质量比为1.34。水中六价铬的质量浓度随硫代硫酸钠与六价铬质量比的增加而逐渐减少。当硫代硫酸钠与六价铬的质量比为8.82时,出水中六价铬的质量浓度为0.45mg/L,去除率达99.1%。然后,


随着硫代硫酸钠与六价铬质量比的增加,出水中六价铬变化不大。                

    3 经济性比较 

    焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、连二亚硫酸钠、硫代硫酸钠等还原剂目前的市场价分别为1800元/t、2450元/t、2650元/t、5500元/t、1000元/t。当废水中六价铬的质量浓度为50mg/L,这5种还原剂的处理费用分别


是0.32元/t、0.50元/t、0.73元/t、1.08元/t、0.44元/t。考虑到经济效益和环境效益,该电镀集控区最终选用焦亚硫酸钠还原剂,运行1个月,出水达标率为100%。     4 结论 

    (1)用焦亚硫酸钠还原六价铬,焦亚硫酸钠与六价铬的实际质量比小,而且焦亚硫酸钠的价格便宜,所以处理费用最省。 

    (2)该电镀集控区废水的pH值为1.9~2.5,基本符合焦亚硫酸钠还原六价铬的最佳pH值(2.0~2.2[2])。       (3)焦亚硫酸钠溶液暴露于空气中,容易失效,所以要现配现用。 

    (4)由于焦亚硫酸钠分解产生二氧化硫,对人体有害,所以化药池最好要密闭。


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镀铬废水处理工艺流程图