含六价铬废水的处理回收研究

离子交换法处理含铬废水 摘要含铬废液pH＝3-4时，流量为10BV/h时，采纳双阴离子交换柱串联全饱和工艺处理回收含六价铬废水，出水能满意国家排放标准，穿透体积大。利用阳离子交换树脂柱除去再生液中的钠离子，去除率可达到83，纯化后的含六价铬溶液能再次投入运用。 关键词六价铬；离子交换；回收 Abstract The pH of Cr6 wastewater was 3-4, flow rate was 10BV/h. Two negatively charged ion-exchange resin columns were serialized and saturated to recover Cr6 wastewater. The permeability was high and processed water could meet national discharge standards. Then positively charged ion-exchange resin was employed to remove Na in the recovered water, and 83 of Na could be removed. After that the purified Cr6solution could be reused. Keywords Cr6 ；ion-exchange ； recovery 铬是环境污染及影响人类健康的有害元素之一。六价铬为食入性毒物，饮水中超标400倍时，会发生口角糜烂、腹泻、消化紊乱等症状，引起呼吸急促，咳嗽及气喘，短暂的心脏休克，肾脏、肝脏、神经系统和造血器官的毒性反应等，更可能造成遗传性基因缺陷，并对环境有长久危急性。 六价铬一般分别方法有离子交换树脂、电渗析、电解氧化还原法、还原沉淀法、石灰絮凝和吸附法等几种手段。本文探讨了六价铬在阴、阳离子交换树脂柱上的行为和分别条件，提出以离子交换为主的废水中铬形态分别及分析的系统流程，并探讨了对六价铬的纯化和回收。 1、 试验部分 1.1试验流程 废水首先通过活性炭柱，废水中存在杂质被活性炭柱吸附。此活性炭柱的流出液，然后依次通过串联的碱式OH－型强阴离子树脂柱进行交换反应。含六价铬废水净化回收流程示意图见图1。 图1 六价铬废水双阴柱净化流程示意图 将饱和的阴离子交换树脂用氢氧化钠进行再生，再生液中含有大量的杂质离子钠离子，为了铬的回收利用必需除去钠离子，采纳了阳离子交换树脂除钠的纯化回收工艺，六价铬纯化回收流程示意图见图2。 图2 六价铬纯化回收流程示意图 1.2 试验条件 1．2．1 主要仪器和材料 玻璃交换柱柱身直径3.3cm，高40 cm，出水口直径0.6cm； WFZ UV-2000紫外可见分光光度仪 AA7003全自动火焰石墨炉原子汲取分光光度 2017强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 0017强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 HG3-1290-80颗粒活性炭 生产厂家 重庆北碚化学试剂厂 1．2．2 分析方法 钠离子的含量测定用火焰原子汲取分光光度法注[1]。 水中六价铬的测定采纳二苯碳酰二肼（DPC分光光度法注[2]，通过测定六价铬的标准溶液绘制出含铬标准曲线 y0.7157x0.0021 其中x为体积数所对应的浓度C，y为吸光度Ａ。六价铬的标准曲线见图3 图3 六价铬标准标准曲线 2、试验结果及探讨 2．1 静态交换试验 为了确定阴离子交换树脂净化含Cr6废水的最佳pH值，静态试验是必不行少的。 取含铬废液1升，分别装入5个容量为250ml的锥形瓶中，每个瓶中为200ml。分别向各个锥形瓶中加入10的盐酸或氢氧化钠溶液，使锥形瓶中的pH值分别达到1、3、5、7、9，最终向每个瓶中装入12ml树脂后静置，使树脂与含铬废液进行静态离子交换反应。 阴离子交换树脂交换饱和后，取样测定溶液中Cr6浓度。静态交换试验曲线如图4所示 图4 静态交换试验 由试验结果可以看出，含铬废液在酸性条件下和阴离子树脂发生交换反应的效果明显好于碱性条件。因为当废水pH值偏高时，六价铬主要以铬酸根 CrO42- 形态存在，而在酸性条件下则以重铬酸根 Cr2O72- 形态存在。用阴离子树脂去除六价铬时，同样交换一个二价阴离子Cr2O72-比CrO42-多一个铬离子,所以在酸性废水中比在碱性废水中的去除效率高。 在酸性条件下的交换反应式 Cr2O72- 2RNCl＝（RN）2CrO7 Cl- 在碱性条件下的交换反应式 Cr2O72- 2OH-＝2CrO42- H2O； CrO42- 2RNOH＝（RN）2CrO4 2OH- 从试验结果也可以明显看出当含铬废液pH＝3-4时，与阴离子交换树脂的交换效果最好，所以就确定了pH＝3-4为最佳pH值。 2．2 动态交换试验 动态试验将确定废液在离子交换器中的流量。流量是离子交换反应的一个重要参数，确定了流量，通过离子交换柱的截面积就可算出废液的流速。假如废液的流速过大，废液中的铬离子还来不及和阴离子交换树脂发生交换反应就流出交换柱；相反，假如含铬废液流速过小，一方面废液会在交换柱中形成沟流，干脆流出离子交换柱，不会和树脂发生反应，另一方面还会奢侈时间。所以流速的大小干脆影响到树脂交换的效果。 取含铬废液1000ml，加入盐酸溶液调整pH3-4之间。分别向三根离子交换柱中加入6ml阴离子交换树脂，然后将含铬废液装入四个分液漏斗，每个漏斗中装250 ml，通过橡皮塞固定在离子交换柱顶端。同时调整分液漏斗和离子交换柱的阀门，使离子交换柱内溶液的流量分别为10、15、20、30个床体积/h。 动态交换试验结果如图5所示。 图5 动态交换试验结果 由试验结果可以看出，含铬废液流量过大或者过小都不利于阴离子树脂对铬离子的交换。当废液流量为15、20、30BV/h时，流速偏大，废液在交换柱中的停留时间缩短，废液与树脂的接触时间缩短，使离子交换反应无法充分进行，因而使阴离子树脂对含铬废水的交换效率下降。当流量为10BV/h时，含铬废液的流速适中，出水水质也较好。所以通过动态交换试验就确定了废液流量为10BV/h。 2．3 双阴离子交换柱除铬流程的分析 在用阴树脂吸附Cr6前，先用活性炭对废水进行除杂，使水质更好。再用阴树脂吸附Cr6，将计算出的60ml树脂装柱，将含铬废液用0.02mol/l硫酸调整pH在3-4；将一部分废液装入250ml的分液漏斗中，调整分液漏斗和交换柱阀门，使废液流量为10BV/h，即600ml/h。废水首先通过活性炭柱，废水中存在杂质被活性炭柱吸附。此活性炭柱的流出液，然后通过一碱式OH－型强阴离子树脂柱进行交换反应。 含六价铬废水中除CrO42－，Cr2O72－外，就阴离子而言还包含有SO42－、C1－等等，它们都能与阴离子交换树脂进行离子交换，所以，当离子交换达到Cr6＋穿透点时，树脂的可交换位置必定被SO4