（环境管理）含六价铬废水的处理回收研究.doc
(环境管理)含六价铬废水处理及回收研究 含六价铬废水处理及回收研究 付海霞，张睿，李全伟 (西南科技大学环境与资源学院，四川绵阳) 摘要：当含铬废水pH为3～4，流速为10BV/h时，采用全饱和工艺串联的双阴离子交换柱对含六价铬废水进行处理回收，出水可达到国家排放标准，且穿透量大。再生液中钠离子采用阳离子交换树脂柱去除，去除率可达83%，净化后的含六价铬溶液可再次投入使用。 关键词：六价铬；离子交换； 回收率+,,(,y,,:):+-4,/-+wa-+,and83%ofNa+edCr6+d.:Cr6+; ion-; 铬是污染环境、影响人体健康的有害元素之一。
六价铬是一种摄入性毒物，当饮用水超标400倍时，会出现口腔糜烂、腹泻、消化功能紊乱等症状，引起呼吸困难、咳嗽喘息，短期心源性休克，肾脏、肝脏、神经系统及造血器官等毒性反应，更易造成遗传基因缺陷，对环境产生持久危害。六价铬常用的分离方法有离子交换树脂、电渗析、电解氧化还原法、还原沉淀法、石灰絮凝法和吸附法。本文研究了六价铬在阴、阳离子交换树脂柱上的行为及分离条件，提出了基于离子交换的废水中铬形态分离分析的系统工艺，并对六价铬的净化回收进行了研究。 1、实验部分实验过程废水首先通过活性炭柱，废水中的杂质被活性炭柱吸附，此活性炭柱出水再通过一系列碱性（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工艺示意图如图1所示。图1双阴离子柱净化六价铬废水工艺示意图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，为了回收铬，必须除去钠离子。采用阳离子交换树脂除钠的净化回收工艺。 六价铬净化回收工艺示意图如图2所示。 图2 六价铬净化回收工艺示意图 实验条件 1.2.1 主要仪器、材料 玻璃交换柱:柱直径、高40cm,出口直径; WFZUV-2000紫外可见分光光度计 全自动火焰石墨炉原子吸收分光光度计 201×7强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 001×7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 钠离子含量测定采用火焰原子吸收分光光度法注[1]。
水中六价铬的测定采用二苯卡巴肼(DPC)分光光度法[2]，通过测定六价铬标准溶液，绘制铬含量标准曲线：y=+式中x为体积数对应的浓度C，y为吸光度A，六价铬标准曲线如图3所示。图3 六价铬标准曲线2.实验结果与讨论2.1静态交换实验为确定阴离子交换树脂净化含Cr6+废水的最佳pH值，必须进行静态实验。取含铬废水1L，投入5个250ml锥形瓶中，每瓶200ml，向每个锥形瓶中加入10%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。 最后在每个烧瓶中放入12ml树脂，静置，让树脂与含铬废水发生静态离子交换反应，待阴离子交换树脂饱和后，取样测定溶液中的Cr6+浓度，静态交换测试曲线如图4所示： 图4 静态交换测试 从实验结果可以看出，酸性条件下含铬废水与阴树脂的交换反应效果明显优于碱性条件下的效果。因为当废水pH值较高时，六价铬主要以铬酸根（CrO42-）形式存在，而在酸性条件下则以重铬酸根（-）形式存在。用阴树脂去除六价铬时，同样交换一个二价阴离子-比CrO42-多交换一个铬离子，因此在酸性废水中的去除效率高于碱性废水。
酸性条件下的交换反应公式： -+2RNCl=(RN)2CrO7+Cl- 碱性条件下的交换反应公式： -+2OH-=-+H2O;CrO42-+2RNOH=(RN)2CrO4+2OH- 从实验结果还可以清楚的看到，含铬废液的pH为3~4时，与阴离子交换树脂的交换效果最好，因此确定pH=3~4为最佳pH值。 2.2动态交换实验 动态实验会确定离子交换器中废液的流速，流速是离子交换反应的重要参数，确定流速后，就可以通过离子交换柱的截面积计算出废液的流速，如果废液流速过大，废液中的铬离子来不及与阴离子交换树脂发生反应就会从交换柱中流出； 相反，含铬废液的流速太小，一方面废液在交换柱内形成通道流，不与树脂发生反应就直接流出离子交换柱，另一方面也浪费时间。因此，流速的大小直接影响树脂交换的效果。取含铬废液，加入盐酸溶液调节pH为3～4之间。在三根离子交换柱中分别加入6ml阴离子交换树脂，再将含铬废液分别装入四个分液漏斗中，每个漏斗250ml，通过橡皮塞固定在离子交换柱顶端。同时调节分液漏斗和离子交换柱的阀门，使离子交换柱中溶液的流速分别为10、15、20、30床体积/h。
动态交换实验结果如图5所示。图5动态交换实验结果由实验结果可以看出，含铬废液流速过大或过小都不利于阴树脂对铬离子的交换。当废液流速为15、20、30BV/h时，流速过大，废液在交换柱内的停留时间缩短，废液与树脂的接触时间缩短，使离子交换反应不能充分进行，降低了阴树脂对于含铬废水的交换效率。当流速为10BV/h时，含铬废液流速适中，出水水质亦良好，因此动态交换实验确定废液流速为10BV/h。 2.3 双阴离子交换柱除铬工艺分析在用阴树脂吸附Cr6+之前，先用活性炭去除废水中的杂质，提高水质。然后用阴树脂吸附Cr6+，将计算好的60ml树脂装入柱子中，将含铬废液与