探討鐵屑內(nèi)電解法處理電鍍含鉻廢水的研究

探討鐵屑內(nèi)電解法處理電鍍含鉻廢水的研究王勇辰【摘要】鐵屑內(nèi)電解法是基于電子游動而產(chǎn)生的一種電化學(xué)及物理反應(yīng),它可以通過化學(xué)環(huán)境實現(xiàn)特定材料的氧化還原、置換、催化處理,提升材料的某些特性.還能通過絮凝、吸附、共沉等物理變化,將含有重金屬離子的工業(yè)污水進(jìn)行妥善的無害化處理,從而巧妙地將物理、化學(xué)等多學(xué)科機理相結(jié)合.鐵屑內(nèi)電解法利用Fe-c將Cr6+還原,使含鉻廢水中的鉻離子轉(zhuǎn)化為無害離子,同時無需添加還原劑，操作簡便，轉(zhuǎn)化效果也較為理想.處理時所使用的陽極鐵多采用各產(chǎn)業(yè)廢料中的鑄鐵屑來進(jìn)行重復(fù)利用.因此,鐵屑內(nèi)電解法不僅成本低廉,而且以廢治廢,提高環(huán)境友好度.使用電解法處理工業(yè)含鉻廢水的優(yōu)勢頗多,其中尤為突出的是操作工藝和流程簡單,并且能廣泛適用于含有Zn2+、Cr6+、Ni2+、Cu2+等成分較為復(fù)雜的復(fù)合型工業(yè)電鍍廢水,通過一次處理使各項指標(biāo)達(dá)標(biāo).處經(jīng)處理后的廢水中各項有毒物質(zhì)含量均低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)?電解法還可用于去除COD,其脫鹽效果較好,成本低，并且被當(dāng)做原料使用的鐵屑來源豐富,經(jīng)濟效益可觀.與硫酸亞鐵還原法相比,鐵屑內(nèi)電解法用料省,產(chǎn)生的污泥量更少.作者結(jié)合在徐工集團工廠從事多年廢水研究工作的經(jīng)驗，通過多種廢水處理方法的比較和體會,并對比這些方式之間的過程和實際處理效果之后,發(fā)現(xiàn)鐵屑內(nèi)電解法處理廢水效率最高，成本更低，對環(huán)境的影響較小?本文圍繞鐵屑內(nèi)電解法的原理,操作過程和優(yōu)勢進(jìn)行討論,并結(jié)合處理電鍍含鉻廢水的實驗進(jìn)行全面分析.期刊名稱】《黑龍江科技信息》年(卷),期】2017(000)027【總頁數(shù)】2頁(P47-48)關(guān)鍵詞】鐵屑內(nèi)電解法;工業(yè)廢水處理;實驗探究【作者】王勇辰【作者單位】【正文語種】中文隨著我國工業(yè)生產(chǎn)水平的快速提高，制造業(yè)所使用的化學(xué)材料種類也愈加豐富。在這其中，鉻元素及其化合物的出色化學(xué)和物理性質(zhì)使其得到了廣泛應(yīng)用。鉻，在我國工業(yè)、制造業(yè)中并不少見，它是電鍍、制革、冶金工業(yè)、油漆、金屬印染、制藥等領(lǐng)域中常用的原材料。這些大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)和制造時使用的原料十分復(fù)雜，其中不乏一些有毒有害物質(zhì)，如果這些工業(yè)廢水、廢料未經(jīng)妥善正規(guī)的無害化處理就排放出去，勢必會對人體和自然環(huán)境造成不可挽回的嚴(yán)重破壞。目前一些新型的含鉻廢水處理方法大多還處在實驗階段，其穩(wěn)定性和安全性難以得到保證。綜上所述，如何環(huán)保高效的處理電鍍含鉻廢水依然是工業(yè)和制造業(yè)需要高度關(guān)注的問題。2.1鐵屑內(nèi)電解法處理電鍍含鉻廢水的工藝流程見圖1。2.2電鍍廢水處理方法。2.2.1鐵屑的預(yù)調(diào)理。實驗研究場地位于徐工集團。用于實驗的材料首先要進(jìn)行預(yù)處理以滿足試驗要求，在試驗開始前必須用稀鹽酸和清洗劑對鐵屑進(jìn)行預(yù)活化處理，以此達(dá)到去除其表面氧化層以及油污和雜質(zhì)的目的。具體方法是用熱的氫氧化鈉溶液（10%）洗去油污，再進(jìn)行清水沖洗，最后用硫酸溶液（10%）進(jìn)行浸泡以達(dá)到活化鐵屑的目的。需要注意的是活化時間要靈活控制，依據(jù)鐵屑的腐蝕程度確定，最后用清水清洗至中性，放入烘箱，調(diào)溫至120艾,烘3小時，確保鐵屑烘干。以上步驟都完成后，篩選出符合規(guī)格的鐵屑，存放在瓶中備用。2.2.2活性炭的預(yù)處理。為確保實驗效果最佳，試驗中盡量選用長度在2~4mm、直徑在1~2mm的干燥柱狀炭，并在實驗進(jìn)行前先用待測電鍍廢水浸泡24小時，使之吸附達(dá)到飽和，然后清洗表面殘留液，晾干，稱重（圖2）。2.2.3微電解反應(yīng)柱的填料與組裝。將經(jīng)過預(yù)處理的原材料，鐵屑與活性炭按照一定比例混合均勻，填入微電解反應(yīng)柱中，保持填料層高度一致。填料時要仔細(xì)，每完成一層料層高度后及時蓋上一薄層砂石，防止實驗材料長時間接觸發(fā)生板結(jié)。反應(yīng)柱選擇高450mm，直徑為100mm的有機玻璃圓柱體柱進(jìn)行微電解。將放空管、進(jìn)水管設(shè)置在反應(yīng)器底部，將排氣管、出水管設(shè)在上部。2.2.4電鍍含鉻廢水的預(yù)處理。量取適當(dāng)?shù)碾婂兒t廢水，用硫酸溶液（15%）或石灰乳（10%）調(diào)節(jié)廢水的pH值至所要求的范圍，且需用pH計測定。將處理好的電鍍含鉻廢水放入廢水調(diào)節(jié)池中待用。2.2.5電鍍含鉻廢水處理。試驗開始前，首先用稀硫酸對微電解反應(yīng)柱做預(yù)處理，去除其表面氧化層，再用清水沖洗直至其呈中性讓調(diào)節(jié)好的電鍍含鉻廢水從柱底開始進(jìn)入，用流量計控制廢水的流入速度，為電解反應(yīng)的充分進(jìn)行留出足夠的時間。在接好排氣管和曝氣管，接通空氣泵，等待一段時間后，在沉淀池中取樣并分析其Cr6+的濃度（圖3）。本文主要通過試驗，對鐵屑內(nèi)電解法過程中的影響因素即停留時間、pH值、鐵碳體積比和鐵屑粒徑等進(jìn)行控制變量實驗，分別判斷他們對處理過程的影響程度，為今后的大規(guī)模生產(chǎn)實踐提供指導(dǎo)性建議。得出結(jié)論整理如下：3.1當(dāng)對停留時間進(jìn)行單因素試驗時，發(fā)現(xiàn)停留時間越長，處理效果越好。注意：在反應(yīng)初期反應(yīng)速度較快，隨著時間的推延，Cr6+的去除率變化幅度幾乎保持不變，所以可控制時間在52min前后。3.2當(dāng)對pH值進(jìn)行單因素試驗時，發(fā)現(xiàn)pH值越低，六價鉻離子去除效果越佳。實驗用水的酸堿度越大時，陽極鐵屑的消耗量也越大，水中溶解鐵含量會明顯增高出水色度較大。反之，在原水中加酸將酸堿度調(diào)低后，會增大加酸量、增加運行成本。因此可將pH值調(diào)到在3~4之間。3.3當(dāng)對Fe/C體積比進(jìn)行單因素試驗時，發(fā)現(xiàn)體積比偏高和偏低都會明顯影響Cr6+的去降率，其比值越靠近1,去除效果越好，因此可將鐵碳體積比選為1:1.5~1:1之間。3.4對鐵屑直徑進(jìn)行控制變量的實驗時，可以明顯看出鐵屑粒徑越小，處理效果越好。但鐵屑的直徑有一定下限，如果太小就會在實際使用時流失，且同時粒徑過細(xì)易導(dǎo)致結(jié)、塊堵塞現(xiàn)象。因此可將鐵屑粒徑選為1~2mm之間。本文通過實驗，對鐵屑內(nèi)電解法進(jìn)行了較為全面的理論分析和實驗驗證，但不容忽視的是，對其反應(yīng)過程中電極上實際發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)機理和反應(yīng)動力等方面仍有待繼續(xù)深入探究，在實踐中也可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)電解法目前仍然存在一定的缺陷。比如易發(fā)生鐵屑結(jié)塊，CODCr去除效果不佳，反應(yīng)絮凝等。但是總的來說，鐵屑內(nèi)電解法處理電鍍廢水的試驗所采用的主要原料為鐵屑，其價格便宜。對處理環(huán)境和設(shè)備的要求不高，因此處理電鍍含鉻廢水的成本比較低，操作簡便，處理效果也比較理想。鐵屑內(nèi)電解法除了本文中介紹的操作簡便，處理效果好，成本低等優(yōu)勢外，對廢水色度也有較為理想的除去率，為今后化學(xué)工業(yè)和含有染料的工業(yè)廢水無害化處理提供了新的途徑。內(nèi)電解法目前仍處于研究與實驗的初級應(yīng)用階段，盡管目前存在很多的缺陷和不足，但可以相信經(jīng)過對處理方式的進(jìn)一步優(yōu)化與完善，一定會在未來的工業(yè)有害廢水處理領(lǐng)域中為環(huán)保做出更大的貢獻(xiàn)?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】馬洪芳，鐵屑內(nèi)電解法處理電鍍含鉻廢水J]?山東化工，1997(3).鄧小紅，鐵屑內(nèi)電解法處理電鍍含鉻廢水的實驗研究及應(yīng)用J]環(huán)境工程學(xué)報，2008(10).郭小華，葛紅光，李紅，李星彩，鐵屑內(nèi)電解法處理含鉻電鍍廢水研究J].化學(xué)工程師，2006(1).韓延輝，代秀蘭，金成日，鐵屑內(nèi)電解法處理含鉻電鍍綜合廢水分析[J].環(huán)境保護科學(xué)，1999(4).⑸馬麗霞，趙仁興，鐵屑內(nèi)電解法在廢水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展J]?