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活性炭吸附法处理含铬电镀废水探讨

发布时间:2021-06-17点击:

1 前言

在电镀生产中,尤其是在镀铬及各种铬酸钝化处理时,产生大量的含铬废水。对重金属废水的处理,只能是转移金属存在的位置或转变其物理和化学形态,采用活性炭吸附法处理含铬电镀废水。当含铬废水pH值控制在3~4.5之间时,利用活性炭具有的物理吸附,化学吸附、化学还原等特性,能有效地吸附废水中的六价铬,使含铬电镀废水得到净化。

2 工艺流程

工艺流程主要包括活性炭预处理(对新炭),废水过滤→Cr6+被吸附→净化,以及活性炭再生处理等三个部分。

2.1 活性炭及废水预处理

预处理工艺包括活性炭和废水两个因素,其目的是提高对废水中六价铬的吸附力。对于颗粒状活性炭新材料,其pH值介于5~7之间,如果不进行酸化预处理,就会降低除铬效率。经过试验,未经预处理的活性炭其除铬率(Cr6+)只有60%左右,经预处理后其除铬率可达79%。

新活性炭预处理是采用5%H2SO4液在炭柱内浸泡8h,然后用水洗干净,可满足酸化条件,用于生产运转。

根据实践经验,含铬废水pH值在3~4.5之间,吸附效果较佳。当pH>5时,吸附效果显著下降。在碱性条件下六价铬根本不被吸附,当pH≤2时,也不能吸附。

一般镀铬或各种金属件铬酸钝化工艺中漂洗产生出的废水,Cr6+浓度约在(40~100)mg/L之间,pH值在3.5~6范围内。当废水pH值在5~6之间时,须用5%H2SO4溶液进行预调处理,以满足Cr6+被吸附的条件。

2.2 吸附原理

活性炭具有的性质就是能够吸附废水中重金属离子(Cr6+)或将Cr6+还原为Cr3+,从而达到回用或使废水净化的目的。

2.2.1 物理吸附作用

活性炭具有非常多的微孔结构和巨大的比表面积,通常,1g活性炭的表面积达(700~1700)m2,因而具有很强的物理吸附力,能有效地吸附废水中的六价铬离子(Cr6+)。

2.2.2 化学吸收作用

活性炭的化学吸收功能是在其制造活化过程中形成的,如炭表面有羧基(—COOH)、羟基(—0H)、羰基(=C-O)等含氧官能团,它们都具有静电吸附功能,能与Cr6+产生化学吸附,反应如下:

RC-OH+Cr2O2-7→RC-O-…H+…Cr2O2-7

2.3 化学还原作用

活性炭在强酸性条件下的还原反应是一步重要过程,即使Cr6+还原为Cr3+,其反应如下:

3C+2Cr2O2-7+16H+→3CO2↑+4Cr3++8H2O

C+Cr2O2-7+12H+→CO↑+2Cr3++6H2O

我们波涛活性炭厂家认为,在活性炭净化处理机制中活性炭对废水中Cr6+的吸附净化过程,实际是综合条件作用结果。

3 再生液的综合利用

目前,许多企业采用酸再生法将被解收的Cr2O3溶液供皮革行业作鞣革用,或将Cr2O3用来制备绿色抛光膏原料,这些都是综合利用的有效方式。特别是做抛光膏,用途广泛,如金属研磨、金属抛光、镀铬层抛光等,是大有发展前途的综合利用方式。

总而言之,不论用何种方法处理,其回收液须严格控制,防止流失,否则将会造成二次污染。

4 活性炭材料的选用

活性炭不仅有粉状和颗粒状,而且型号品种繁多。其原因主要取决于孔隙结构及其表面能。研究认为,活性炭内部孔径不同,其吸附功能也不一样。一般来说,作为气相吸附的活性炭,是以物理吸附为主。被吸附的物质分子直径小,扩散速度快,因此选用微孔<15~20A较有效。用于液相的活性炭,则要求有较大的微孔18~25A,这是因为液相吸附效果受溶质的性质、浓度、湿度、接触时间、扩散速度和pH值等多种因素的影响。活性炭的大孔(直径大于30A)亦很重要,因为它能提供通道使溶质分子能迅速到达炭内部微孔。要使活性炭有效利用,则微孔隙度和大孔隙须有个平衡。

用于含铬废水处理的活性炭,其比表面积大多在1000m2/g左右,活性炭孔径为18~25A,颗粒大小在20~60目之间。

5 结论

经过多年的实践表明,用活性炭法处理含铬电镀废水具有技术可靠、处理效率高、运行费用相对低廉等优点,但存在废水处理前的pH值预调,出水pH值偏低(一般在4~5之间)、处理材料、设备技术参数选择较复杂等问题,要求应用单位预先进行相关的适宜性试验,这也是目前国内应用不广泛的主要原因,但仍是一项有发展潜力的电镀废水处理技术,值得进一步研究、推广。