活性炭還原鉻水調(diào)研小結(jié).doc

高濃度鉻水處理方法研究活性炭篇1、研究目的目前常用還原劑進(jìn)行六價(jià)鉻還原反應(yīng)時(shí)都要消耗大量H+，因而還原pH值越低，還原速率越快，還原六價(jià)鉻越徹底；當(dāng)pH值高時(shí)，投藥比會加大，殘存還原劑還會造成排水COD上升而超標(biāo)。六價(jià)鉻還原前大量投酸，而沉淀重金屬又要大量投堿(特別對中和沉淀法)，僅此一項(xiàng)就提高了廢水處理的成本(特別對六價(jià)鉻的質(zhì)量濃度本就不高的混合廢水)，故開展“高濃度鉻水處理方法研究”希望達(dá)到降低六價(jià)鉻還原成本和減少硫酸根加入量的目的。2、不同還原鉻水方法需氫離子量（1）當(dāng)pH3時(shí)，活性炭具有還原性，可將吸附在其表面的Cr6+還原為Cr3+，化學(xué)反應(yīng)方程式：2Cr2O72-+3C+16H+=3CO2+4Cr3+8H2O；（2）雙氧水還原六價(jià)鉻方程式：2Cr2O72-+6H2O2+16H+=4Cr3+14H2O+6O2；（3）焦亞還原六價(jià)鉻方程式：2Cr2O72-+3S2O52-+10H+=4Cr3+6SO42-+5H2O；（4）硫酸亞鐵還原六價(jià)鉻方程式：2Cr2O72-+12Fe2+28H+=4Cr3+12Fe3+24H2O；由以上四個(gè)方程式可得：活性炭和雙氧水破除一個(gè)重鉻酸根均需要8個(gè)H+，而焦亞破除一個(gè)重鉻酸根只需5個(gè)H+，故明顯活性炭和雙氧水還原六價(jià)鉻所需的pH值要低于焦亞的。而硫酸亞鐵還原六價(jià)鉻比較特殊，盡管從化學(xué)方程式看硫酸亞鐵還原六價(jià)鉻需要更低的pH值，但是由于氫氧化鐵的溶度積小，在pH=3左右即基本沉淀完全，故結(jié)合了大量OH-，釋放出較多H+，雙重促進(jìn)反應(yīng)向右進(jìn)行，導(dǎo)致實(shí)際使用硫酸亞鐵還原六價(jià)鉻時(shí)的pH并不需要很低。3、活性炭吸附法文獻(xiàn)調(diào)研活性炭去除六價(jià)鉻的主要機(jī)理如下：由于活性炭的特殊結(jié)構(gòu)和特性，有極強(qiáng)的吸附力，它對鉻的有效吸附有以下幾種情況。（1）物理吸附，由于活性炭有極微的微孔，利用活性炭表面微孔，使吸附質(zhì)Cr2O72-通過大孔通道擴(kuò)散到過渡孔和小孔中去，完成吸附過程。（2）化學(xué)吸收，活性炭的化學(xué)吸收功能是在其制造、活化過程中形成的炭表面的羧基（-COOH）、羥基（-OH），羰基（=C-O）等含氧官能團(tuán)，它們都具有靜電吸附功能，能與Cr(VI)形成表面絡(luò)合物，完成化學(xué)吸附過程。（3）活性炭在強(qiáng)酸性條件下和Cr2O72-可能發(fā)生還原反應(yīng)，使Cr(VI)部分還原為Cr3+。由于Cr3+離子半徑比Cr2O72-小得多，更容易擴(kuò)散到活性炭表面的過渡孔和小孔中，使吸附量大大增加。一般認(rèn)為活性炭在pH=3-4時(shí)能吸附鉻酸根離子，pH=2時(shí)對六價(jià)鉻主要起還原作用。除了活性炭本身的還原性外，它同時(shí)吸附的氧分子、氫離子、陰離子后產(chǎn)生過氧化氫也能起到還原作用。在一定條件下，活性炭優(yōu)先吸附廢水中的三價(jià)鉻和六價(jià)鉻，將鉻富集于活性炭內(nèi)，從而達(dá)到了除鉻的目的。利用活性炭對于氫離子有強(qiáng)烈的吸附作用，采用稀硫酸再生，可以使鉻從活性炭解析，從而使活性炭再生?；钚蕴课椒ㄔO(shè)備簡單、原料易得，占地小，容易操作，效果穩(wěn)定，回收鉻方法簡便，可實(shí)現(xiàn)廢水回用。缺點(diǎn)是再生效率低，使用壽命短，處理費(fèi)用高。還有文獻(xiàn)記載活性炭還原六價(jià)鉻試驗(yàn)結(jié)果：（1）活性炭還原六價(jià)鉻要求樣品溶液是酸性，pH必須在1以下。（2）活性炭還原六價(jià)鉻的能力為30毫克/g，還原能力隨著使用次數(shù)的增加而降低，降低比例很大。（3）六價(jià)鉻借助活性炭還原為三價(jià)鉻后，生成的三價(jià)鉻很大部分被活性炭吸附了，洗脫時(shí)需用硫酸進(jìn)行洗脫。（4）將含六價(jià)鉻500mg/L溶液以180ml/h的流速通過填充有5g20目粒狀活性炭的，高為120mm的玻璃管內(nèi)，通過250ml溶液后，流出液中的含六價(jià)鉻量仍可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)以下。4、張工試驗(yàn)所得張工前期活性炭試驗(yàn)裝置為5m高的顆粒活性炭層，活性炭裝入近75kg。試驗(yàn)所用的鉻水濃度在幾十毫克升，進(jìn)水pH在2左右，流量保持在200L/小時(shí)。對六價(jià)格去除效果明顯，但是對于COD和氰無效果?；钚蕴繉τ诹鶅r(jià)鉻的去除能力保持在6g/kg。由于實(shí)際鉻水水量大、雜質(zhì)多，且活性炭再生效果差，暫不具備工程化實(shí)施條件。文獻(xiàn)里面記載對于高酸度、高六價(jià)鉻濃度的廢水，例如鉻倒槽液，活性炭對其處理能力應(yīng)可以達(dá)到20-30g/kg。張工的試驗(yàn)中未對總鉻去除效果進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。張工的試驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)記載中靜態(tài)吸附試驗(yàn)所得結(jié)果相近，即靜態(tài)吸附時(shí)六價(jià)鉻含量與活性炭的最佳比值為5g/kg活性炭，最佳靜態(tài)吸附接觸時(shí)間為1h。活性炭對于六價(jià)鉻的吸附符合Freundlich等溫模式，是以物理吸附為主。而文獻(xiàn)記載活性炭柱對六價(jià)鉻濃度為300mg/L的鉻水進(jìn)行動態(tài)吸附時(shí)，對于六價(jià)鉻的工作吸附容量為15g/kg。5、個(gè)人思路（1）處理高濃度鉻水（1000mg/L以上）時(shí)，可以考慮活性炭+焦亞聯(lián)用工藝，即高六價(jià)鉻濃度、低pH值初始階段由活性炭發(fā)揮還原和吸附作用，待六價(jià)鉻濃度降至100mg/L左右，pH值上升，由焦亞進(jìn)行后續(xù)快速還原，以期降低還原成本，提高出水穩(wěn)定性。該種方法處理高濃度鉻水可能存在問題是活性炭再生頻繁，使用壽命短，投資費(fèi)用高。（2）處理高濃度鉻水時(shí)，可以考慮焦亞+活性炭聯(lián)用工藝，即高六價(jià)鉻濃度、低pH值初始階段由焦亞還原，待六價(jià)鉻濃度降至100mg/L左右，pH值上升至34左右時(shí)由活性炭進(jìn)行吸附六價(jià)鉻，以期降低pH值調(diào)節(jié)成本，改善出水色度等水質(zhì)參數(shù)。該種方法處理高濃度鉻水可能存在問題是高濃度六價(jià)鉻經(jīng)焦亞還原后產(chǎn)生