动态实验法对重金属废水的处理影响
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摘要 本文主要通过动态实验方法,以阳离子交换树脂作交换剂,对含三价铬废水进行交换反应。试验过程中,分析废水的不同PH值和废水的不同流量对处理效果的影响。
关键词 动态试验;铬;交换
中图分类号TG3 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)25-0017-01
1 危害
大部分的重金属污废水中常含有多种以上的有毒有害成分,如硝化镀铬废水中既有砷又有铬。此外,除了含有有毒有害成分外,电镀污废水中还含大量不易降解的有机添加剂。
电镀污废水毒性非常大,如氰为剧毒物,可短时间对动物或人致死,即便是低浓度,长期接触也可能会造成重金属元素慢性中毒。镉引起肾脏发生病变,并会导致人体产生腰痛等病变。铬,尤其是六价铬,是之爱之际重金属元素,可引发各种癌症,并会在人体骨、脾和肝脏内蓄积。因此,必须对电镀污废水进行妥善的处理后方可进行排放,且还必须严格控制。
1.2六价铬的危害
铬,属于银白色的重金属,自然界中一般以二价、三价和六价化合物的形式出现,其中又以三价和六价化合物的形式最为常见。重金属铬在环境中的污染主要表现是:重金属采矿场、重金属矿分选厂、冶金冶炼工厂、电镀加工工厂、机器生产厂、汽车生产厂、飞机制造厂、化工染料厂、印刷印染厂等工业加工部门排出的污废水与烟粉尘。不管是三价铬还是六价铬,凡是含铬化合物都含有剧毒性。其中又以六价铬化合物的毒性最强,三价次之,二价毒性相对最小,六价铬化合物毒性超出三价铬化合物近100倍左右。重金属铬在环境中经常以液态、粉尘或蒸汽的形态对环境造成污染并危害人体健康,通常会通过皮肤对其黏膜产生刺激作用,引起皮肤疾病;通过消化道入侵引起咽喉疾病,最终还可导致病变以致患癌,如六价铬化合物可以诱发肺癌和鼻咽癌,对人的致死量为5g。
2 电镀重金属废水治理技术的现状及方法
根据目前国家行业现状进行调查发现,我国电镀行业的电镀污废水处理主要依靠以下7种不同的方法:1)化学沉淀法,又包含中和沉淀法和硫化物沉淀法两种;2)氧化还原处理,分为化学还原法、铁氧体法和电解法;3)溶剂萃取分离法;4)吸附法;5)膜分离技术;6)离子交换法;7)生物处理技术,包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法、植物修复法。不论以上哪种方法,在目前的电镀污废水处理重都任然存有一定的不合理弊端。
目前,最常用的电镀污废水的处理方法是物化法之分流―综合两段处理。第一段处理多分三支水:氰水、铬水和综合水(铜镍锌水)。利用两级氧化方法消除氰,利用还原剂ZN对铬进行变价还原,处理后汇合铜镍锌水成为综合水。第二段处理综合水,基本上是用NAOH、PAC和PAM,其操作方法是:先将综合水的PH值提升至10~13,使碱浓度曾大而迫使碱与各重金属的反应向生成氢氧化物的方向进行。由于PH>9,排放口又得用酸中和使PH值降到9以下。
3 动态实验法处理重金属废水
3.1动态实验数据的相关计算
1)床体积的确定:经测量,树脂柱的直径:D=2.35cm,取长径比1.57:1,称取8.295g干树脂,浸泡转型后装柱,床体积为: 16ml;
2)所需废液体积的计算:废液浓度为2 500mg/L,所需废液的质量为:1 333mg;
3)流量的确定:根据BV=18ml,条件分别为4BV、8BV、12BV、16BV、20BV,那么流量分别为:30ml/h、60 ml/h、90ml/h、120ml/h、160 ml/h。
3.2实验方法
1)配制好2 500mg/l的废液后,然后用HCL和NaOH将废液的PH值调为3;
2)将废液注入分液漏斗,用100ml的量筒装取处理液,即开始实验;
3)实验开始后,分别在累积流量为:160ml、320ml、400ml、480ml、560ml、640ml时取样,用小量筒每次取样20ml。
3.3实验结果分析
由于动态实验全过程都是一个流动的状态,所以影响其实验结果的因素是废水水流流速和床体积分布状态。废水流速太快,一则容易扰动床体积,搅乱树脂,从而使树脂与废水成分交换,导致出水水质变化,二则使离子交换时离子扩散来不及进行,不能保证出水水质;废水流速太慢,因反应物不能及时排走(被交换离子从树脂表面向溶液中扩散慢),影响交换反应的及时进行,而且树脂颗粒内吸附的再生剂也会释放,不能保证出水质量。
在树脂柱截面积一定的情况下,树脂高度对离子交换也有影响,流速一定,出水水质随树脂高度的增加而变好。树脂层高度低,废水没有足够的空间和树脂交换,从而使出水浓度高;树脂层高度高,废水和树脂能充分交换,使出水浓度低。
考虑到以上因素,分别做了流量为2BV、4BV、6BV、8BV、10BV的5组动态实验,以对三价铬的去除率对比来选择最佳流速。从实验结果分析,6BV、12BV去除率下降地较快,相对偏低,因而导致形成沟流使废水来不及和树脂进行交换,直接顺沟流而流出,从而导致出水浓度高。而8BV在累积流量24BV、30BV时去除率都保持最高,但在35BV时去除率却降到最低,可见10BV去除率不稳定。 6BV和8BV的曲线来看,去除率都偏高,就这两组而言,6BV比8BV去除率要高一些,而且也稳定,水流速度稳定,所以,对动态实验来说,我们选定废水流速为8BV/h。
4 结论
通过几组不同流量的动态实验,可以得出当废水流量为8BV时,阳离子交换树脂的去除率最高,而且去除率稳定。
参考文献
[1]离子交换除铬技术.工业废水处理.五机部第六设计院执 笔.
[2]王燕飞主编.水污染控制技术.化学工业出版社.
[3][美]卡尔.污染控制中的离子交换技术.