磷酸盐沉淀法治理含铬废水应用研究.pdf

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中国环境科学学会学术年会论文集（2009）磷酸盐沉淀法处理含铬废水的应用研究周易柳州市环境保护监测站柳州市三中路70号摘要通过了解对目前含铬废水的各种处理方法进行了分析和研究，提出了一种利用磷酸盐化学沉淀处理含铬废水的新方法。 重点研究了温度和磷酸盐投加量对废水中铬离子去除率的关系。 结果表明，该方法处理后的废水总铬含量达到排放标准，去除率可达98.3%。 当磷酸盐添加量为理论量的1.5倍时处理效果最佳。 当大于理论量的2倍时，总铬去除率基本没有明显变化。 去除率随着反应温度的升高而增大，但变化极弱。 采用该方法处理含铬废水成本低、能耗低，可有效防止二次污染。 关键词 含铬废水 废水处理 磷酸氢二钠 磷酸盐沉淀法 铬（Cr）是一种银白色光泽的金属，无毒，化学性质非常稳定。 不锈钢含铬量超过13%。 铬是哺乳动物生命和健康所需的微量元素。 缺乏铬会导致动脉粥样硬化。 但如果含量超过一定水平，就会对生物和环境造成严重危害。 铬及其化合物中，金属铬和二价铬一般被认为是无毒的，三价铬的毒性很小，而六价铬的危害最大，其毒性约为三价铬的100倍……在水体中，六价铬通常以 CrO 的形式存在。 21. CrzO 和 2' 以两种阴离子形式存在。 受水体pH、温度、氧化还原物质、有机物等因素的影响，三价铬和六价铬化合物可以相互转化。

铬化合物可通过不同途径对人体造成危害，如通过消化道、呼吸道、皮肤等侵入人体，引起恶心、呕吐等不良反应。 不溶性六价铬盐经呼吸道吸入后会长期滞留在肺组织中，是导致肺癌的主要因素之一。 对于鱼类来说，三价铬化合物的毒性比六价铬更大。 鉴于排放的铬对人体和水生生物危害很大，世界各国都严格限制铬的排放含量。 我国规定铬的最高允许排放浓度为六价铬0.5毫克/升，总铬1.5毫克。 /L。 由于铬及其化合物在工业生产中应用广泛，是冶金工业、金属工业、电镀、制革、油漆、印染、照相制版等行业不可缺少的原料。 同时，这些工业部门分布广泛，每天排放大量的含铬废水。 铬的工业污染源主要来自铬矿加工、金属表面处理、皮革鞣制、印染等行业的废水。 电镀是含铬废水污染的最大来源。 目前，我国有电镀厂1万多家，每年排放的含铬废水量达到4.。 对环境造成的污染可想而知。 含铬废水被认为是最严重的环境危害之一。 为了防止人类生存环境持续恶化，世界各国都在控制污染，采取可持续发展的经济模式。 在我们未来的发展规划纲要中，我国提出了新型工业化道路、构建和谐社会等发展方向，这也对我国的环境保护和污染治理提出了一定的要求。

因此，作为工业产生的重金属污染的处理方法，研究含铬废水的分离处理显得尤为重要。 目前，国内外处理含铬废水的主要方法有：化学还原沉淀法、离子交换法、电解处理法、蒸发浓缩法等。近年来，有吸附法、生物法、膜分​​离法等。 、光催化法、黄原酸酯法、槽侧循环化学漂洗等方法相继出现。 有的已经实现产业化，有的还处于实验室基础研究阶段。 其快速发展成为大家关注的焦点。 我国对含铬废水处理方法的研究十分活跃，还原-沉淀法（如化学还原、电解还原-混凝）或回收法（如离子交换、活性炭吸附、反渗透等）都比较活跃。常用于处理含铬废水。 较常用的还原沉淀法是先用强还原剂将有害的六价铬离子还原为三价铬离子，然后用碱溶液提高废水的pH值，使其以Cr(OH)的形式沉淀出来。 ）。 分离并去除铬。 该法设备简单，操作方便，性能稳定，但产生大量污泥和废渣，化工成本高，易产生二次污染。 电解法是利用阳极铁在直流电作用下不断溶解产生亚铁离子，在酸性条件下将Cr(VI)还原为Cr。 随着废水中氢离子的不断减少，pH值会不断上升。 当pH值在7.0～10.5之间时，crj+与氢氧根离子结合形成Cr(OH))沉淀，从而抑制pH值的上升，分离废水中的铬元素。

此法操作简单，占地少，但耗电量大，消耗大量铁板，出水水质差，产生大量污泥，难以处理。 生物法是处理电镀废水的高科技生物技术。 国内外对其应用的研究是近几年才开始的。 纯微生物处理含铬废水是基于人工培养的高效功能菌对铬的静电吸附和酶的催化转化。 通过作用、络合、絮凝、沉淀使铬沉积下来，废水经固液分离L3J净化。 细菌注射治疗也引起了广泛关注。 从土壤中培养筛选出对铬具有较强耐受性和降解功能的细菌，然后放入生化处理装置中还原铬。 日本电气公司开发的铁氧体法是在酸性条件下用Fe将Cr()还原为Cr3+，然后加碱使Fe和Cr3+共沉淀，然后将沉淀物快速加热通气形成铁氧体。 结晶并除去。 该方法效果好，投资少，设备简单。 但能耗高（铁氧体形成过程中需加热70℃左右），处理后盐度高，铁氧体生成操作要求严格。 我们提出采用磷酸盐沉淀法，先用铁屑将废水中的Cr(VI)还原为c,+，然后磷酸盐与c,+反应生成磷酸铬胶体沉淀，分离铬的原理不仅效果好、成本低、操作简单，而且不用水CrPO。 不溶于强酸强碱”]，不造成二次污染。同时利用废弃铁屑，达到以废治废的目的。

2.材料与方法 (1)测试仪器与材料岛津AA-6501原子吸收光谱仪； THZ-82A恒温振荡器。 电子分析天平； pH/温度微电脑测试笔。 试验所用电镀含铬废水采自广西柳州市某电镀厂车间。 水样为黄色透明澄清液体，pH值为5.2，总铬含量为14.4784 mg/L。 (2)试剂及溶液：磷酸氢二钠(分析纯)、铁屑、熟石灰、盐酸0.01mol/L。 磷酸氢二钠溶液：用分析天平称取1.89（o.）磷酸氢二钠，置于500ml容量瓶中，加去离子水至刻度，摇匀。 （三）实验方法 1.废水样品分析 采用pH/温度微机测试笔测量各种水样的pH值。 用原子吸收分光光度计测定各水样中的铬含量，即将100毫升水样稀释5倍后注入原子吸收分光光度计测定铬含量。 采用标准曲线法，原子吸收光谱法测定波长设定为357.9 nm，火焰高度为6 mm，狭缝宽度为0.5 nm。 2、净化处理量为取原废水于大烧杯中，加入细铁屑169，搅拌反应48～72h，将六价铬还原为三价铬； 添加少量石灰，调节水样的pH值接近7。实验时，每份取上述液体200ml 放入500ml烧杯中，放入振荡器中，直至温度达到达到所需液位后，加入一定量的磷酸氢二钠溶液，搅拌至充分反应，静置过夜。 反应生成的深白色磷酸铬胶体絮凝沉降到烧杯底部。 用定量滤纸干燥过滤，取滤液测定铬含量。

3 结果与讨论 (1)磷酸氢二钠用量对铬去除率的影响。 每 200ml 制备的水样均为 Na:HPO。 添加Na:HPO至Cr3+反应理论量的1、1.5、2、2.5和3倍的关系。 。 磷酸氢二钠的添加对铬去除率的影响如图1所示（数据见表1）。 从图1可以看出，随着添加量的增加，铬的去除率首先迅速上升，在1.5倍时达到最大值，然后随着添加量的增加而下降。 2次后，铬的去除率不再随铬量的增加而增加。 根据磷酸氢二钠的添加量，曲线趋于平坦。 这是因为铬离子不直接与 HPO 相互作用。 2'反应，但HPO。 2首先解离形成P04，然后形成PO。 3与中国环境科学学会学术年会论文集(2009)中的“Cr”反复反应，反应式为+++P043-cr3++P043' O。解离出足够的PO。 要反应产生沉淀，添加量必须适当。 过量可促进PO的形成。 3、因此，当Na:HPO添加1～1.5倍时，cr3+的沉淀转化率增加。 而当Na:HPO添加1.5～2倍时，去除率出现。 减少的现象可能是由于胶体的生成所致。 由于产品磷酸铬的溶度积很小，为3×10~，因此很容易形成胶体沉淀。 溶液中PO越多，过饱和度越大， 98.5 98.3 0198. 安静97．邦97．缊97．00.5 l1.5 22.5 33.5 磷酸氢二钠添加量与理论量之比 磷酸盐添加量与总铬去除率的关系为更容易形成胶体。

胶体性质越强，形成的固体颗粒越弱，胶体越不易聚集，含铬胶体过滤量可能会增加。 当胶体颗粒形态在一定磷酸盐环境浓度下逐渐稳定，且团聚与分解达到平衡时，总铬去除率也趋于稳定，如图1中所示。 输入量达到理论量2倍后的曲线走势。 这表明添加过多的磷酸盐可能无法达到从溶液中沉淀铬离子的最佳效果。 而且使用过多还会延长加工时间，增加成本。 因此，该方法处理含铬电镀废水时，磷酸氢二钠的投入量约为理论量的1.5倍。 表1.不同添加量的总铬去除率。 添加。 多次总铬去除率(%) 197.5 1.5 98.3 297.8 2.5 97.9 397.8 用原子吸收分光光度计在波长357.9rim处测定处理后的水样中的总铬浓度。 结果均低于国家环境污染物排放标准浓度，可达标排放。 总铬去除率达到97.5%～98.3%。 (2)温度对处理效果的影响——图2反应温度与总铬浓度和去除率的关系。 在反应受温度影响的实验中，取室温、30℃、40℃三个温度条件下进行研究，添加的301-磷酸氢二钠为理论量的1倍。反应。

经过铁还原处理后，水样在恒温振荡器中温度达到30℃。 C、添加1倍量的。 将溶液搅拌半小时并保持在30℃。 C环境。 是 40.C的对比实验也是同样的方法。 搅拌反应完成后，将水样冷却并静置，使用原子吸收光谱法测量结果。 总铬浓度与温度的关系如图2所示（数据见表2）。 表2 不同温度下的测量数据 温度 总铬浓度(pg/mL) 总铬去除率(%) 室温 0.3592 97.5 30 O. 3460 97.6 40 0.3411 97.6 如图2所示，在升高温度的情况下，浓度反应后溶液中总铬含量降低，去除率相应提高，但变化幅度较小。 ，在0.3411～0.3596 mg/L之间，总铬去除率仅从97.5%提高到97.6%。 这种微小的变化可能是由于温度的升高使团聚颗粒变粗，过滤时通过的沉淀物量减少，因此滤液中总铬浓度变小。 在实际的工业废水处理操作中，提高温度需要消耗大量的能源，增加了处理成本。 但铬去除率的提高并不明显，因此可以在室温下进行处理。 （3）磷酸铬的安全性探讨 对于污染处理过程中产生的大量污泥和沉积物来说，二次污染也是一个重要问题。 现行国家废物环境安全标准中总铬浓度设定为15mg/L[6]。

现经计算，酸度[H+]=10，[H+]=10。CrPO条件下。 利用熔化产生的Cr3+浓度来研究其安全性。 磷酸铬。 在酸性液体条件下熔融的反应式为CrPO4·0+3H+，称为cr3++H3Pq。 [cr3+] [H3P04] K. lK 天 2Ka3...H3PO 的三步解离常数为 [H+] [H: PO.一] K1 Kd = 警察 [P] = [H3P04] + [H2P04-] + [HP042-] + [PO。 ３一] [P]=[Cr3+] Kal‰j[P043-]=唐铲 替换：[HP042-]=碧黛人得到：[H2P04-]=紫黛人得到：[P]=[H3PO。 ]． (1+尚+He+瀀)=[H3PQ]小[Cr3+] 302 中国环境科学学会学术年会论文集(2009) j[H. 宝。 ]=[cr3+]/A代：K普K智，Kd，K。 v为常数，代入[H+]=10.4和[H+]=10.5计算，得到[Cr3+]分别为：0.774mg/L和0.024mg/L，远小于《GB 5085.3—2007》 《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》中15mg/L。描述CrPO。它是一般废物，不会对酸雨和环境造成二次污染。4、结论（1）当添加磷酸盐形成沉淀物除铬时，投加量为水样中总铬含量摩尔比的1.5倍时效果最佳。

添加过多不仅会降低铬离子的去除效果，而且会增加胶体混凝沉淀时间，在实际工业加工中造成不必要的材料浪费。 (2)温度对反应的处理效果影响不大，实际操作中无需提高温度。 添加适量的试剂并在室温下进行反应即可达到良好的处理效果。 (3)与目前广泛使用的cr(OH)、沉淀法、CrPO比较。 属一般废物，性质稳定，在一般酸性条件下不溶，安全性高，无二次污染，易于回收利用。 Cr(OH)可以溶解在酸性液体中，仍然是一种危险废物。 (4)磷酸沉淀法处理电镀含铬废水总铬去除率可达97.5%～98.3%。 具有处理效果好、成本低、操作简单等优点。 同时，六价铬还原为三价铬的工艺充分利用了废弃铁屑。 是中小企业电镀废水处理经济可行的处理方法。 参考文献[1]朱建华． 不同价态铬的毒性及其对人体的影响[J]. 环境与发展，1997，12(3)：46-48。 [2]奚丹利，孙玉生，刘秀英。 环境监测（第J版）[M]． 北京：高等教育出版社，2004.83。 [3]石岩，杨海珍，陈银光。 含铬废水生物处理研究进展[J]. 江苏环境科学技术，2001, 14(3): 18-19 [4] 魏振树． 铁氧体法处理含铬废水工艺条件探讨[J]. 化学环境保护，1998，18(1)：33-36。 [5] 吉朱. 含铬磷酸盐[J]. 无机盐工业，2005，37(8)：8-11。 [6]GB 5085.3-2007。 危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别。