5种絮凝剂复配及在电镀含铬废水中的应用

Posted 2023-01-12 絮凝

篇首语：在劳力上劳心，是一切发明之母。事事在劳力上劳心，变可得事物之真理。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了5种絮凝剂复配及在电镀含铬废水中的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

通过研究5种无机、有机絮凝剂对电镀废水的处理效果，确定了能有效除去铬的复合絮凝剂的复配比和复配关系。复合絮凝法具有沉淀污泥少、絮凝颗粒大、沉降速度快等特点，当以最佳量投加时，滤液无色。铬的除去率达到99.99%。
电镀废铬液中Cr(VI)和Cr(Ⅲ)对人和动物危害很大。国家允许的6价铬的排放浓度最高是0.5mg.L-1，总铬的排放量是1.5mg.L-1。目前，国内外对于含铬废液的治理已经研究出了很多方法，主要有离子交换法，电解法，絮凝法等，其中絮凝法操作简单，收益甚好。本文通过5种絮凝剂处理电镀含铬废水的研究，确定了最佳复合絮凝剂的配比。所得复合絮凝剂能有效的处理含铬废水。
1.实验部分1.1 实验仪器
721型分光光度计(上海分析仪器厂)，磁力DBJ621定时变速搅拌器(4332厂)，PHS-3C数字酸度计(杭州东星仪器厂)，DT-100分析天平(北京光学仪器厂)，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)。
1.2 实验试剂
亚硫酸氢钠(CP)，聚丙烯酰胺(PAM)(工业级)，相对分子质量≥300万，阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)(工业级)，相对分子质量：700～800，硫酸铝(CP)，二苯碳酰二肼(AR)，聚合氯化铝(PAC)(工业级)，聚合硫酸铁(PFS)(工业级)。
1.3 分析方法
二苯碳酰二肼分光光度法[2、3]。
1.4 实验原料及来源
电镀含铬废水，取自中国人民解放军5702厂。
1.5 试验过程
1.5.1 废液中Cr(VI)的还原
取一定量的电镀废水，用硫酸(6mol.L-1)调节并保持pH值在2～3之间，按溶液中Cr(VI)的含量所计算还原剂的用量加入亚硫酸氢钠(过量10%)。取少量已还原的废水，用N-苯基代氨基苯甲酸作为指示剂，若蓝色中有紫红色出现，则要继续加还原剂；反之，则说明还原完全。
1.5.2 Cr(Ⅲ)的最佳沉淀pH值
分别取10mL还原后的溶液于10个烧杯(250mL)，分别用NaOH(3mol.L-1)调节pH值为6.0～11.0，静置12h后，进行抽滤、烘干、称量，污泥量最大的为最佳沉淀pH值。绘制pH值-3价铬含量的曲线图。
1.5.3 絮凝剂性能的测试实验
分别取10mL还原后废液于40个烧杯(分5组)中，每一种絮凝剂的实验为一组(硫酸铝[Al2(SO4)3.18H2O]、聚合氯化铝(PAC)[[Al2(OH)nCl6-n]m]、聚合硫酸铁(PFS)[[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m]、聚丙烯酰胺(PAM)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM))，分别调节pH值为8.0。分别向每组烧杯中用移液管加入0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mL各絮凝剂，搅拌15min后，静置0.5h。抽滤(滤纸烘干)，将滤饼与滤纸于90℃烘箱4h后，称重。绘制沉淀-絮凝剂加入量的图表。选择最好的絮凝剂，以备复配。
1.5.4 絮凝剂的复配
以上试验中最佳絮凝剂为主剂，其它絮凝剂为辅剂，得出最佳复合絮凝剂。主剂以最佳量加入，令两种助凝剂分别以0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7mL加入和0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3mL加入，搅拌、静置、烘干、称重，绘制总铬含量-絮凝剂加入量的图表。
1.5.5 复合絮凝剂最佳絮凝pH值
分别取10mL还原后的铬液于11个烧杯中，调节pH值为7.0、7.2、7.4、7.6、7.8、8.0、8.2、8.4、8.6、8.8、9.0，按最佳配比复合絮凝剂的最佳量加入，搅拌、静置、抽滤、烘干、称重，绘制吸光度-pH值曲线，选择最佳pH值。
2.实验结果与讨论
2.1 最佳沉淀pH值的确定
如图1所示，Cr(Ⅲ)的最佳沉淀pH值为8.0，与相关资料中说的其应在8～9相符。

2.2 絮凝剂的初选结果
硫酸铝(6.0210g/L)、聚合氯化铝(5.1000g.L-1)、PFS(6.2302g.L-1)、PAM(1.0000g.L-1)、CPAM(1.0000g.L-1)各絮凝剂对污水的试验结果见下列图表：

如表1所示：硫酸铝、PAC、PFS、PAM、CPAM最佳絮凝用量分别是0.5、0.2、0.6、0.3、0.2mL。但在实验过程中，用硫酸铝絮凝沉淀后，所形成的沉淀颗粒细小，未能形成大的絮团，且沉降速度慢，沉淀与上层液体的界面不清晰；聚合氯化铝絮凝沉淀的颗粒较大，经静置后沉淀与上层清液的界面清晰；用聚合硫酸铁混凝沉淀，所得絮凝的颗粒较聚合氯化铝所得的略大，沉淀与上层清液的界面清晰，分层时间也较聚合氯化铝短；PAM所形成的沉淀形成大的絮团，且沉降速度加快，沉淀与上层液体的界面清晰；CPAM所形成的沉淀絮团较PAM形成的絮团大、分层速度快沉淀与上清液的界面清晰。由实验比较中得出，选用的5种絮凝剂中混凝效果最好的聚合氯化铝(PAC和可以形成密度较大絮团，易于沉降和污泥的脱水聚合硫酸铁(PFS)、具有吸附搭桥作用且具有良好复配性能的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)这3种混凝剂作为复合絮凝剂的基础原料。
2.3 絮凝剂的最佳复配比
按照混凝机理，投药顺序为先加无机混凝剂后加有机高分子混凝剂。在污水中加入PAC的最佳用量，用PFS作为助凝剂，进行逐次试验，复配结果如图2：

图2中可知，PAC与PFS的最佳配比是2∶3时，絮凝结果最好。但是，由于PFS的捕捉胶体分子的能力不如有机高分子絮凝剂，因此，总铬的含量还是较大，故要加入有机高分子絮凝剂CPAM予以复配，结果如图3：
图3得，复合絮凝剂的最佳配比是：PAC∶PF∶CPAM=2∶3∶1。这是因为高分子絮凝剂具有架桥吸附和网捕作用，能使胶体分子聚集沉淀。
2.4 pH值对复合絮凝剂效果的影响
如图4所示，PAC，PFS，CPAM以2∶3∶1配比投加，当pH值在7.8时效果最好。此时，上清液为无色，絮凝颗粒大，沉降速度快，污泥量少。

在处理污水的时候，复合絮凝剂的加入量是经还原后的污水量的3.5%(体积分数)。经处理后的清液中，总铬含量降至0.82mg.L-1，6价铬浓度为0.07mg.L-1，远低于国家总铬1.5mg.L-1和6价铬0.5mg.L-1的排放标准。
3.结论
电镀废水经还原、复合絮凝剂的絮凝沉淀后，总铬的除去率达到99.99%，操作方便，经济适用。