制革工业是我国轻工业行业中的支柱产业,为社会带来宏大经济效益的同时,相应地也惹起了一系列的环境问题。目前,皮革行业每年产生的废水量约为8000万t,占我国工业废水排放量的1.6%,由此可见,制革工业对环境带来的污染物相当严重。但是我国90%以上的制革企业是小型企业,大多位于中小城市,监管力度和处置技术的应用上明显不够,这进一步加剧了对环境的污染。因而,对制革废水实施污染控制和资源化应用有利于环境维护和经济的可持续开展。
制革废水主要污染物有重金属铬、可溶性蛋白质、皮屑、悬浮物、丹宁、木质素、无机盐、油类、外表活性剂、染料以及树脂等。其中,重金属铬毒性最强,可以在环境或动植物体内长期积存,对人体安康产生久远影响,因此遭到国内外环境维护者的普遍关注。近年来,大量针对制革工业中含铬工业废水处理研讨被报道,主要有循环应用法、吸附法、化学沉淀法、离子交流法、电化学法等。本文综述了几种处置办法的研讨现状,讨论了各办法的优缺陷和开展趋向。
1、制革工业含铬废水的来源与特性
制革工业废水主要产生于湿操作阶段,即准备工段和鞣制工段。废水中的铬来源主要是鞣制工段,大量铬盐鞣剂被用于生皮的主鞣、复鞣以及后期加工时对其它化工资料的固定。铬鞣技术具有操作简单,质量稳定、价钱低廉的优点,是性价比最优的鞣制技术,因此超越90%的制革企业都运用该办法实施皮革生产。但是在鞣制阶段,生皮对铬鞣剂的吸收率有限(约为60%),鞣制完毕后废水中铬的含量高达1000~3000mg/L,其含量远远高于废水中铬的排放浓度限值(<1.5mg/L)。此外,这类废水还具有水量大、水质成分复杂的特性,既包括染料等有机物,又含有氯化物和硫酸盐类物质,这大大增加了处置难度。
2、含铬废水的处置技术
目前,针对含铬废水的处置办法主要有循环应用法、化学沉淀法,这两种办法具有操作简单、处置本钱低的特性,是目前应用最多的铬鞣废液处置方式。此外,还有吸附法、离子交流法、生物法、电化学法等办法。
2.1 循环应用法
循环应用法包括直接循环应用和间接循环应用。直接循环应用是将搜集的铬废液经过过滤处置,补加一定的化工资料后,直接回用于鞣制工段。直接循环法对Cr(Ⅲ)回收率到达90%以上,同时节约一定的复原糖、无机酸等原料。但是该办法对废液有一定的请求,仅鞣制转鼓排出的废液能用于直接循环,且循环液的鞣制效果会逐步降落。而间接循环应用是在直接循环的根底上,增加了加酸、升温处置环节。相比直接循环法,有效减少了浸酸废液,节约大量中性盐和铬。
程凤侠等人研讨了循环运用过程中铬配合物组成的变化,研讨发现,不时参加的氯化钠和自带的硫酸盐,造成循环液中性盐的累积,降低了铬配合物的正电性,进而降低了循环运用效率。最后,作者倡议在循环过程中减小氯化钠参加量,以及处置前将硫酸盐与循环液实施别离。
循环应用法操作简单,不只能够有效减少铬排放量,还能降低生产本钱,是一种经济环保的处置办法。虽然如此,受制于本身相对较低的循环效率,不能有效保证产质量量,极大地限制了该技术的大范围推行应用。
2.2 化学沉淀法
化学沉淀法,行将硫化物、氢氧化物、钡盐等沉淀剂投入到重金属废水当中,使其与废水中重金属离子发作反响并构成沉淀,到达去除废水中游离重金属离子目的的一类技术。化学沉淀法具有处置效果高、耗时短等优点,但是也存在投药量大、运转本钱高、化学污泥量大等弊端亟待处理。
窦秀冬等人比拟了NaOH、MgO、CaO、NaHCO3、Na2CO3这五种碱性沉淀剂的除铬效果,发现几种沉淀剂对铬的去除效率均超越99%,但产生的铬泥性能差异明显。其中,MgO的铬泥纯度最高,沉降性能最好。对混合型碱剂性能实施研讨,发现CaO/MgO经济性和去除效果最佳。李乐卓等采用中和沉淀-铁氧体法处置实践含铬废水(Cr(Ⅲ):87mg/L),调查投料物质的量比、pH值、温度对吸附效果的影响,优化反响条件后,Cr(Ⅲ)去除率到达98%以上。李晓颖等展开硫化亚铁去除Cr(VI)的研讨。结果标明,在最佳反响条件下,50mL的10mg/LCr(VI)在4min内去除率接近100%。
2.3 离子交流法
离子交流法是采用适宜的离子树脂与含铬废水反响,铬离子与树脂上的功用基团构成较强的离子亲和力,推进两者发作离子交流,废水中的铬被交流并分离到交流树脂上,从而完成对废水中铬的别离。该办法的优点是去除效率高,回收液可再次用于制革工艺,降低生产本钱,但其也存在树脂运用寿命短,操作相对复杂,处置本钱高等缺陷。
曾君丽等应用阴离子树脂去除Cr(VI),最大吸附量为94.34mg/g,反复运用三次后,均衡吸附量仅降落8.54%,仍坚持较高吸附活性。此外,该树脂洗脱效率高,十分适用于对低浓度(<100mg/L)含铬废水的处置。李响等经过氯乙酰化聚苯乙烯树脂与乙二胺反响制得弱碱性阴离子交流树脂,用于吸附Cr(VI)的研讨,研讨发现,吸隶属于自发放热过程,最大吸附量高达263mg/g。
2.4 吸附法
吸附法是应用资料的多孔性吸附别离水中污染物的处置办法。常用的吸附资料包括:活性炭、沸石、粉煤灰、木屑等。吸附法具有操作简单和处置本钱低的优点,但是也存在一些缺陷,如吸附剂再生艰难,仅适用于低浓度废水的处置,容易形成二次污染等。
柯亭伶等采用一步法制备磁性纳米粒子负载没食子酸的复合资料,用于吸附制革废水中的Cr(Ⅲ),研讨发现,复合资料对Cr(Ⅲ)最大吸附量为12.19mg/g,磁性吸附剂有很好的别离特性,使得吸附后资料很容易从溶液中别离。Jin展开了沸石吸附水中Cr(Ⅲ)的研讨。结果标明,100mg/L的Cr(Ⅲ)在30min内到达了100%去除。马宏瑞等自创以废制废理念,选用模仿铬鞣废水中的氢氧化锆沉淀作吸附剂处置低浓度铬鞣废水,调查操作参数对去除效果的影响。研讨发现,最大吸附量为68.39mg/g,不同pH值条件下反响机制有所不同,当pH值>4.5时,沉淀和吸附共同发挥作用;当pH值<4.5时,仅发挥吸附作用。此外,盐离子的存在抑止了铬的吸附。
2.5 生物法
生物法是关于经过一系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附的概括,这些作用包括离子交流、鳌合、络合、吸附等。生物法可分为生物絮凝法和生物吸附法。生物絮凝法是应用微生物或微生物产生的代谢物,实施絮凝沉淀的一种除污办法。严忠纯等从秸秆中经过微生物发酵提取的生物絮凝剂去除模仿铬鞣废水,获得了很好地去除效果,在40min内完成达标排放(<1.5mg/L)。生物吸附法是应用某些生物体自身的化学构造及成分特性来吸附溶于水中的金属离子。牟俊华等选用从二次沉淀池中别离取得的耐铬细菌,实施吸附Cr(Ⅲ)的研讨。结果标明,在最佳条件下,反响3d后去除率可达29.1%。综上所述,生物法具有处置才能大、能耗低、无二次污染等优点。但该办法处置重金属废水也存在着一些弊端,如功用菌繁衍速度和反响速率慢、处置水难以回用等。
2.6 电化学法
电化学法是指在直流电场的作用下,废水中正价铬离子向阴极迁移,并在阴极得电子复原成低价态铬或铬单质,吸附到电极外表或沉淀到反响安装底部,从而完成对铬的回收。该办法应用范围广、操作简单、无需二次添加化学试剂、清洁环保。但处置高污染、复杂成分废水时,电极容易发作钝化,增加额外能耗,处置本钱随之升高。另外,电催化降解机理相对复杂,在制革废水中的应用仍停留在实验阶段,相关研讨有待进一步论证。
Zaroual等选用铁作可溶性阳极,应用电解絮凝原理处置皮革废水中的铬离子,该技术能中和废水pH值,在最佳反响条件下,去除率接近100%。Sirajuddin等选用Pb作阳极、Cu作阴极的电化学安装,在酸性条件下2h内对Cr(Ⅲ)的回收率到达99%。
3、结论
从节约本钱思索,循环应用法应被鼎力倡导;从便当运转思索,吸附法、电化学法和生物法应被优先思索;从铬的高效回收动身,优先化学沉淀法和离子沉淀法。此外,针对污染物浓度的不同,循环应用法、化学沉淀法、离子交流法适用于处置高浓度(>450mg/L)含铬废水。而吸附法、生物法、电化学法适用于低浓度(<450mg/L)含铬废水的处置。
综上所述,制革工业中含铬工业废水处理技术研讨一日千里,各处置工艺特性鲜明,效果显著,展示出宏大的开展前景。但各技术办法之间仍存在一些问题亟待处理。含铬废水的管理应从两方面携头并进:一方面,增加铬鞣剂应用率,开发清洁鞣制剂,减少污染排放;另一方面,在满足污染物排放规范的同时,降低企业的管理本钱,探究愈加经济、高效的处置技术。当前背景下,只要量体裁衣地选择适合的处置办法,才干完成对铬鞣废水的经济高效地去除。