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废水中铬(VI)无毒化处理技术

文章出处:未知发表时间:2023-01-09 13:41:05

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     近年来,随着工业的快速开展,铬及其化合物被应用于众多范畴,是许多行业必需的原料。铬及其化合物在电镀、金属加工、制革、冶金、印染等工业生产与加工中均较普遍的应用,在生产或加工过程中会产生大量含铬废。铬及其化合物中,六价铬毒性最大,六价铬化合物对机体有全身致毒、刺激、累积、变态、致癌和致变作用,三价铬次之,二价铬和单质铬自身的毒性很小或无毒。世界卫生组织规则饮用水中三价铬的最高允许浓度为0.05mg/L,而六价铬的最高允许浓度为0.01mg/L。含铬物排出后,会对人类、动植物及环境形成十分严重危害。所以研讨出简单、有效、经济的废水中铬的管理治办法火烧眉毛。本文在查询近几年文献根底上,就废水中Cr(VI)无毒化处置技术的各种办法实施了综述。

 

1、废水中铬(VI)无毒化处置存在

 

由于我国水环境中铬(VI)污染问题的越来越严重,相关法律法规的执行力度逐步加大,污水排放规范也日益严厉。只要打破传统Cr(VI)工业废水处理工艺的局限性,才干彻底处理Cr(VI)废水无毒化处置的技术难题,才能够完成环境维护完成和经济效益的双赢。目前在Cr(VI)废水的处置方面主要存在以的问题有以下几个方面:(1)由于含Cr(VI)废水来源普遍且组分复杂,缺乏有效的检测手腕评价其污染情况和环境危害性;(2)传统的处置技术或办法固然有一定的效果,但是存在投资较大且会形成二次污染的缺陷,比方会产生大量的废渣和二次废水;(3)目前文献报道的许多新办法还处在实验室小试或中试研讨阶段,还没找到一种既可行又经济的处置技术或办法。

 

2、废水中铬(VI)无毒化处置的办法

 

2.1 物理处置法

 

物理处置法是指在不改动金属化学性质的根底上,经过物理作用别离和去除废水中金属的办法,常见的办法有吸附法、离子交流法和膜别离法等。由于物理处置法金属离子去除率高,出水效果良好,还可以回收局部可应用的重金属,所以它具有很高的应用价值。

 

2.1.1 吸附法

 

吸附法是应用吸附剂与废水中的Cr(Ⅵ)发作吸附而去除废水中的Cr(VI)的办法。传统的吸附剂因其吸附容量小、吸附速度慢且产生大量废渣等缘由逐步被淘汰。近年来,各种价钱低廉、资源丰厚的吸附资料相继被报道,研讨较多的吸附剂有农林废弃物、有机聚合物、自然矿物质和炭质吸附剂等,例如膨润土、累托石、秸秆、改性核桃壳、壳聚糖等吸附剂在处置含Cr(VI)废水表现出优良的性能,并且对环境友好,不会形成新的环境污染和毁坏。

 

镁铝层状化合物是一种处置实验室含Cr(VI)废水的优秀吸附剂,王雪瑾等用Na2CO3/NaOH作为沉淀剂制备的镁铝层状化合物来研讨其吸附Cr(VI)的效果,实验结果标明:镁铝层状化合物对废水中Cr(VI)的吸附效果良好,其饱和吸附量约为199.4mg/g,最佳吸附工艺为:体系pH值为7—9,固液比为l#500mL,处置温度为室温,震荡时间为9h。废水经镁铝层状化合物吸附后,Cr(VI)剩余量到达污水排放规范。常爱香等对改性核桃壳处置Cr(VI)废水的吸附效果实施了研讨,研讨发现改性后的核桃壳官能团构造发作改动,外表变的愈加多孔且粗糙,吸附面积大大增加,对废水中Cr(VI)的吸附率达99.65%,远远高于未改性核桃壳的吸附率(43.64%)。李小芳等用13一环糊精接枝壳聚糖修饰硅藻土做吸附资料处置含Cr(vu废水,结果标明:在改性硅藻土添加量为2.5g/L,溶液pH值为3.0,吸附均衡45rain条件下,其D/CS—CD对Cr(VI)的吸附量和去除率分别为34.58mg/g和97.54%。吸附法的优点是设备简单,占空中积小,操作容易。目前研讨和运用较多的的新型吸附剂有有机聚合物和炭质吸附剂,但是运用技术还不成熟,大都处于实验室研讨阶段,其工业化应用还需求进一步的研讨与理论。

 

2.1.2 离子交流处置法

 

离子交流法是一种借助于离子交流剂上的可交流离子和水中的污染物离子实施交流反响而除去水中污染物的办法。离子交流树脂对重金属离子的吸附是离子交流、物理吸附和电荷中和共同作用的结果。离子交流树脂法处置含铬废水具有选择性高、吸附量大、树脂再生简单、处置效果好和铬可回收等优点,成为处置含铬废水有效的办法。

 

楚广等研讨了D201和ZGA451阴离子树脂对含Cr(VI)废水中铬离子的去除才能,获得了明显的效果。叶贤升等应用新型除铬螫合型树脂对电解铜箔废水中的Cr(VI)实施管理,完成了废水中Cr(VI)的零排放,并对其实施回收,完成废水管理与有价金属资源化回用的双重成效。实验结果标明:初始Cr(VI)浓度为20mg/L左右的废水,树脂的吸附率能够坚持在95%以上,树脂的饱和吸附量为1322.3mg/kg。处置后的废水完整契合国度规则的排放规范等研讨了大孔型阴离子交流树脂(分别为D301、D314和D354)对Cr(VI)的吸附性能,3种树脂吸附对Cr(VI)容量分别可达152.5、120.5和156.3ITIg/g,吸附才能均较强,Cr(VI)的去除率最高可达99.4%。

 

离子交流法处置含Cr(VI)废水的优点是对离子的饱和容量大和附着性好,对废水的顺应性良好,处置过的废水均可达标排放。这种处置办法的缺陷是离子交流树脂易被氧化或污染而造成吸附失效,循环应用性较差,操作管理有一定的难度。

 

2.1.3 膜别离处置法

 

膜别离法是指选用具有选择性的透过膜作为别离介质,使局部组分经过薄膜而实施别离,其原理主要是应用的膜两侧构成浓度差、电位差或压力差。如今应用较为成熟的办法有液膜、超滤、反浸透和电渗析等办法。将选择性透过膜分散于含Cr(VI)废水时,在膜外相界面处Cr(VI)与活动相发作络合反响,进入膜内后在界面处解络,活动相返回膜外,Cr(VI)留在膜内并富集,废水得到净化。刘国昌等用离子交流耦合膜别离技术回用电镀废水中Cr(VI),含Cr(VI)废水经离子交流耦合膜吸附处置后,出水Cr(VI)质量浓度≤0.08mg/L,可达标排放。文利雄等对乳状液膜系统的别离实施了研讨,实验结果标明乳状液膜系统的别离能够高效的别离Cr(VI),去除率可到达99%。浙江大学陈晟颖、”l研发了一种新型五段多回流电渗析器,并调查其问歇处置水中Cr(VI)的效果,实验结果标明,所研发的新型电渗析用具有很高的净化效率,可将Cr(VI)质量浓度由100mg/L降至0.2mg/L以下,能够达标排放。

 

膜别离处置法的优点是膜别离效率高,安装简单,易操作控制,可用于回收应用高附加值的铂、金等贵金属;但缺陷是薄膜的寿命普通较短,膜别离运用和运转本钱较高。

 

2.2 化学处置法

 

化学处置法是应用添加剂与废水中的金属离子发作化学反响来净化废水的一种办法,化学沉淀法就是应用碳酸钠等物质与废水中重金属离子易反响生产沉淀的特性,到达废水净化别离的效果,氢氧化钠、硫酸钠等盐也是常用的一类沉淀剂。化学处置法施行便当,适用性强,控制容易,主要用于处置含重金属离子的废水。

 

2.2.1 复原沉淀法

 

含铬废水处置中,沉淀法是常运用的简易办法之一,其原理是首先运用复原剂将废水的Cr(VI)复原成Cr(II[),然后运用生石灰或烧碱等碱性物质使Cr(III)生成难溶于水的Cr(OH),沉淀。传统复原剂主要有有亚硫酸盐和铁屑等。

 

硫酸亚铁一石灰法是管理含铬废水的经典办法,首先应用亚铁离子把Cr(VI)复原成Cr(III),然后投加生石灰使Cr(111)生成难溶于水的Cr(OH)沉淀。该法原料来源普遍,处置本钱低,而且能够完成以废治废。铁氧体法…。是在硫酸亚铁一石灰法的根底上开展起来的一种新型处置办法,经过向废水参加铁盐,经过控制工艺条件,使废水中的各种金属离子构成构成不允许的铁氧体晶粒,然后经过固液别离的手腕别离出具有磁性的铁氧体实施回收应用,完成废弃物的资源化应用,从而使综合废水得到净化。李乐卓等采用铁氧体法处置含Cr(VI)(87mg/L)废水,对反响条件实施优化后Cr(VI)去除率可到98%。

 

在含铬废水处置过程中,复原沉淀法的优点是操作烦琐、处置效率高;缺陷是复原剂用量大,会产量大量化学污泥,需求实施二次处置,会增加处置本钱。

 

2.2.2 光催化复原法

 

光催化复原法是近年来新兴的一种废水处置办法,应用半导体作催化剂处置废水中重金属离子等污染物方面已有许多研讨和报道。在光照作用下,当半导体吸收的能量大于半导体本身的能带间隙时,就会有电子从价带由于本征激起跃迁至导带,同时在价带中构成电子一空穴对,这样应用空穴的氧化性或电子的复原性可快速有效的降解废水中重金属离子等污染物。

 

黄云镜等对光照下TiO2,光催化复原废水中Cr(VI)的影响要素实施了研讨,研讨结果标明TiO2能够有效的催化复原废水中的Cr(VI)。以半导体氧化物(ZnO/TiO2)为催化剂,应用光照对含Cr(VI)废水实施处置,经1.5h光照,胜利的将Cr(VI)复原成Cr(III),将Cr(III)以氢氧化铬方式除去,废水中Cr(VI)的去除率可达99%。

 

光催化复原法优点是可应用光照将Cr(VI)复原成低毒Cr(III),处置效率高,该过程无需添加复原剂,能够大大降低处置本钱。缺陷是光催化复原的机理复杂,再加上光照不易控制,目前该办法未能在工业上运用。

 

2.3 生物处置法

 

生物法处置废水不断是废水处置范畴研讨的热点,它是一种应用藻类或细菌等菌类的细胞外表的氨基、羟基、羧基等化学基团以及本身分泌的胞外物质与Cr(VI)发作物理吸附、复原沉淀或离子交流等作用将Cr(VI)去除的办法。生物处置法的优点是资源来源丰厚,投资本钱低于其它处置办法,处置高效,并且根本不会产生二次污染。生物法主要分为生物吸附法和生物絮凝法。

 

2.3.1 生物吸附法

 

生物吸附法是指在废液中应用生物吸附剂去除微粒、重金属等污染物的办法。生物吸附剂主要包括藻类、菌类和农业废弃物等,与传统的吸附剂相比,生物吸附剂的选择性更高,即便废液中存在受其他碱金属离子的干扰,它也能从废液中吸附重金属离子;生物吸附剂顺应性更广,能够在不同温度、pH值等条件下运用;生物吸附剂可反复应用性高,大多数生物吸附剂在解吸附后可反复运用,经济效益高”。

 

柴立元运用经改性的活性污泥体系处置含铬废水,研讨了化学需氧量浓度、硫酸根浓度、Cr(VI)浓度及多种重金属共存等要素对体系处置废水的影响,实验结果标明好氧污泥经厌氧改性,可以高效的处置200mg/L以下的含废水,Cr(VI)去除率到达99.8%。杨承虎等采用以非活性原始铜藻为生物吸附剂处置含Cr(VI)废水,研讨得出铜藻在一定条件下对能够有效的的去除率废水中的Cr(VI)。齐丹研讨改性木屑对含Cr(VI)废水的吸附效果,改性木屑的吸附效果明显高于未改性的木屑,在pH值小于4的酸性条件下对低浓度的废水中Cr(VI)的表现出较好的吸附性能。

 

2.3.2 生物絮凝法

 

生物絮凝法是一种应用微生物实施絮凝沉淀来除污的办法。例如酵母菌、霉菌等菌类和藻类等微生物均对重金属离子有絮凝作用。用微生物絮凝法处置废水絮凝效果好,运用便当且平安,不会产生二次污染,此外微生物生长较快,废水处置周期较短,易于完成工业化。

 

严忠纯等经过微生物发酵从秸秆中提取了生物絮凝剂,实验发现其去除模仿铬鞣废水效果良好,废水可完成达标排放。周渝生等人用复合微生物菌处置含铬废水实施了研讨,在一定的温度、pH值条件下培育的复合微生物菌能够有效的去除铬废水中的重金属离子,去除率可达99%以上。

 

生物处置法的优点是在处置废水时能耗低、处置量大,既能去除废水中的Cr(VI),还能绿化环境,因而其应用前景宽广。生物处置法的缺陷是富集重金属的才能有限,会产生大量重金属污泥,生物处置法处置高浓度重金属废水有一定的难度。

 

3、结语及瞻望

 

上述处置废水中Cr(VI)的技术与办法各具优势和特性。目前,化学沉淀法是大多数企业所采用的处置废水中Cr(VI)的办法,其它新型处置技术还没有实践应用到工业化生产中,大多数仍处在实验室小试或工业实验阶段。在处置含铬废水时,可将几种可行的技术实施结合处置,综合管理,同时要防治分离,以确保水质的平安性,防止废水形成二次污染。估计膜别离法和生物法等契合绿色生产思绪的新技术和办法及技术的工程转化将是下一步的研讨重点,变废为宝、回收应用则是处置含Cr(VI)废水的最终目的。

 


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