电镀铬镍混合废水的絮凝处理

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篇首语:一身转战三千里,一剑曾百万师。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了电镀铬镍混合废水的絮凝处理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

采用化学絮凝法对电镀含铬、镍废水进行了处理,确定了复合絮凝剂的种类和最佳配比,选择了最佳工艺条件,pH=8.70,搅拌t为30min,絮凝沉积t为12h,并对处理前后铬镍废水的质量浓度进行了检测。结果表明,铬的去除率为99.93%,镍的去除率为99.95%,处理后的废水中铬质量浓度降至0.12mg/L,镍质量浓度降至0.26mg/L,符合国家允许的排放标准,可作为电镀车间的循环用水。
文章编号:1001-3849(2012)09-0039-04
引言
随着电镀工业的快速发展,电镀废水的排放量逐年增多,废水中的Cr、Ni、Cu及Ag等诸多重金属离子通过水体、土壤或大气导入环境,迁移转化,严重的污染着人类赖以生存的生活环境,威胁着人类健康。特别是在镀铬、镀镍领域中,Cr、Ni离子对人体危害已显为人知,处理电镀废水中的重金属离子已是亟待解决的问题。目前处理废水中重金属离子的方法主要有物理吸附法、加碱沉淀法、离子交换法及生物转化法等,这些方法对电镀废水的处理都不尽令人满意,处理后的废水中仍含有一定程度的重金属离子。
从环境科学的观点出发,对电镀废水的处理,实现废水循环利用,达零排放才是目的所在。本文应用化学絮凝法处理铬、镍混合废水,处理后的废水中铬、镍含量远低于国标规定的最高允许值,其它技术指标与工业用水极尽相同。因此,可作为电镀工业的循环用水达到清洁生产的目的。
1.实验
1.1废水来源
电镀含铬、镍废水,取自于陕西省宝鸡市某集团股份有限公司,其中ρ[总铬]为652mg/L,ρ[Cr(Ⅲ)]为55mg/L,ρ[Cr(Ⅵ)]为597mg/L,ρ(Ni2+)为513mg/L。
1.2试剂和仪器
试剂为亚硫酸氢钠、氢氧化钠、硫酸铝钾、聚合氯化铝、聚合硫酸铁和阳离子聚丙烯酰胺(均为分析纯)。
仪器为分析天平(Sartorius科学仪器北京有限公司),PHS-10A型酸度计(Sartorius科学仪器北京有限公司),原子吸收仪(日本HITACHI公司),磁力DBJ621定时变速搅拌器(4332厂),SHB-C型循环水真空泵(郑州杜甫仪器厂),101-1型电热鼓风干燥箱(上海实验仪器厂)。
1.3实验方法
1.3.1工艺流程
处理电镀铬、镍混合废水的工艺流程为:

废水经前处理除去原有的沉淀物后进入还原池,用NaHSO3将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),然后进入沉淀池,加碱沉淀,沉淀后的废水中仍含有大量铬、镍离子形成的胶粒,进入絮凝池用絮凝剂进行处理,经分离,检测上清液中各项技术指标,处理合格后进行循环利用。
1.3.2混合废水中Cr、Ni离子的测定
对混合废水中Cr、Ni离子的测定,均用原子吸收法,处理前ρ(总铬)为652mg/L,ρ[Cr(Ⅲ)]为55mg/L,ρ[Cr(Ⅵ)]为597mg/L,ρ(Ni2+)为513mg/L;处理后ρ(总铬)为0.47mg/L,ρ[Cr(Ⅲ)]为0.12mg/L,ρ[Cr(Ⅵ)]为0.35mg/L,ρ(Ni2+)为0.26mg/L。
1.3.3沉淀Cr(Ⅲ)、Ni2+的pH的选择
取还原后的Cr(Ⅲ)、Ni2+废水100mL于250mL烧杯中,加入3.0mol/L的NaOH溶液调节pH为6.0~11.0,静置12h后过滤,将沉淀烘干后称量,绘制出沉淀量随pH变化的关系曲线。
1.3.4絮凝剂性能的测试
取10只200mL的烧杯,分别加入100mL含Cr(Ⅲ)、Ni2+废水,再分别用移液管加入1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0和10.0mL质量浓度为10.0g/L的硫酸铝钾溶液,调节pH,搅拌30min,静置12h后过滤,用原子吸收法测上清液的Cr(Ⅲ)、Ni2+质量浓度,绘制出Cr(Ⅲ)、Ni2+与絮凝剂质量浓度的关系曲线。同法分别绘制ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)对聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)三种絮凝剂质量浓度的关系曲线(PAC、PFS和CPAM质量浓度分别为5.0、8.0和1.0g/L)。
1.3.5絮凝剂的复配与絮凝效果
取10只500mL的烧杯,分别加入含Cr(Ⅲ)、Ni2+废水300mL,将以上絮凝剂按最佳量配比m(硫酸铝钾)∶m(PAC)∶m(PFS)∶m(CPAM)=50∶35∶28∶3混合,配制成10g/L的复合絮凝剂,依次加入1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0和10.0mL,搅拌30min,静止12h后,过滤。用原子吸收法测上清液的ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)。绘制出ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)与复合絮凝剂质量浓度的关系曲线。
1.3.6正交试验工艺优化
选择硫酸铝钾、PAC、PFS和CPAM作为考察因素,以Cr(Ⅲ)、Ni2+处理后质量浓度为指标,采用正交表进行L9(34)正交试验,确定絮凝剂处理电镀铬、镍混合废水的最佳工艺条件,得到正交试验结果与极差分析。
2.结果与讨论
2.1pH对沉淀的影响
以Cr(OH)3、Ni(OH)2的总沉淀质量对废水中的pH作图,如图1所示。

从图1可以看出,在pH=8.7时,总沉淀质量最大为2.8mg,说明pH为8.7时是沉淀的最佳值。
2.2单一絮凝剂的絮凝效果分析
2.2.1硫酸铝钾对废水絮凝效果的影响
以上清液中ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)对硫酸铝钾的加入质量作图,如图2所示。

图2表明,上清液中ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)随硫酸铝钾加入量的增大而减小,当V(硫酸铝钾)为5mL,上清液中ρ[Cr(Ⅲ)]为25mg/L时,絮凝效果最好,再增大硫酸铝钾的用量,ρ[Cr(Ⅲ)]几乎不变;当V(硫酸铝钾)为4.0mL时,上清液中ρ(Ni2+)为36mg/L时,絮凝效果最好,故选用5.0mL硫酸铝钾为最佳。
2.2.2聚合氯化铝对废水中絮凝效果的影响
以上清液中ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)对PAC加入量作图,如图3所示。

图3表明,随PAC加入量增大,ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)均呈下降趋势。当PAC的加入量为5.0mL时,其ρ(Ni2+)为156.0mg/L,加入量为7.0mL时,其ρ[Cr(Ⅲ)]为48.6mg/L,选用7.0mL为PAC最佳投入量。
2.2.3聚合硫酸铁对废水絮凝效果的影响
以上清液中ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)对PFS加入量作图,如图4所示。

图4表明,PFS为3.0mL时,ρ[Cr(Ⅲ)]为38.2mg/L,加入量为3.5mL时,ρ(Ni2+)为25.6mg/L,3.5mLPFS为最佳加入量。
2.2.4阳离子聚丙烯酰胺对废水絮凝效果的影响
以上清液中ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)对CPAM加入量作图,如图5所示。

从图5可以看出,单独使用CPAM处理废水时,其絮凝效果并不显著,但随CPAM加入量增大,ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)仍趋下降。当CPAM加入量为1.5mL时,ρ(Ni2+)为288.6mg/L,加入量为3.0mL时,ρ[Cr(Ⅲ)]为322.5mg/L。故选用3.0mL为最佳加入量。
2.3复合絮凝效果分析
以上清液中ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)对复合絮凝剂的加入量作图,如图6所示。

综合分析,当使用单一絮凝剂时,其絮凝效果均不理想。特别是CPAM单独使用时,絮凝效果较差,经复配后,Cr(Ⅲ)、Ni2+随复合絮凝剂加入量的增大,其ρ[Cr(Ⅲ)]、ρ(Ni2+)急剧下降,当复合絮凝剂加入量为4.0mL时,ρ(Ni2+)最低可达0.26mg/L,加入量为6.0mL时,ρ[Cr(Ⅲ)]最低可达0.12mg/L,故选择6.0mL作为复合絮凝剂的最佳加入量。实验证明,无机絮凝剂硫酸铝钾、PAC、PFS起到了良好的絮凝作用,而CPAM不仅可起到絮凝作用,同时也可起到桥联作用,从而将小絮团通过桥联作用凝聚成大的絮团而沉淀,因此,复合絮凝剂在处理重金属离子方面具有良好的综合絮凝作用。
2.4正交试验结果与分析
正交试验结果列于表1,正交试验结果分析列于表2。


正交试验结果表明,在设定的水平范围内,絮凝剂处理电镀废水的最佳用量为A2B2C3D1,在此条件下,残余的ρ[Cr(Ⅲ)]为0.121mg/L,ρ(Ni2+)为0.264mg/L,与复合絮凝剂配比处理电镀废水的效果吻合。
2.5废水处理前后固体物分析
应用挥发法对电镀废水、工业用水及生活饮水三种水样进行水中不溶物质测定,结果见表3。

从表3中可以看出,电镀废水处理前后每升电镀废水中含有不溶物质的质量相差极大,处理后的铬、镍废水较生活饮水略高,较工业用水略低。因此,处理后的废水可完全用于电镀工业的循环用水。
3.结论
针对宝鸡某集团表面处理车间电镀含铬、镍混合废水选择了硫酸铝钾、PAC、PFS及CPAM四种絮凝剂复配为复合絮凝剂,其配比m(硫酸铝钾)∶m(PAC)∶m(PFS)∶m(CPAM)为50∶35∶28∶3,并将其应用在处理含铬、镍混合废水,使处理后的废水中ρ[Cr(Ⅲ)]为0.12mg/L,ρ(Ni2+)为0.26mg/L,低于国家允许的排放标准,ρ(不溶物)为265mg/L,与工业用水及生活饮水相近。因此,可作为电镀生产中的循环用水,使电镀车间实现废水零排放。

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