铁氧体法处理电镀废水的应用分析
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北极星水处理网讯:摘要：铁氧体法是目前处理含铬废水最实用的方法之一，在处理含铬废水过程中有着良好的效果。铁氧体法的基本原理及工艺总体流程与实际废水收集过程密切相关，其主要技术参数包括硫酸亚铁的投加量、投加配比、反应时间等。在氧化还原控制阶段，需要检测污水的pH值。基于此，本文进一步分析了电镀含铬废水处理技术的现状及发展趋势。
关键词：电镀；含铬废水；处理技术
0 前言
在处理含铬废水时，常采用电镀法，此法优点是设备简单，投资少，同时药剂成本低，处理能力好，清洗效果好，污水处理效果可达99.99%。对于采用化学产品的处理工艺，需保证处理后的废水达标排放，符合行业标准和国家规定。含铬物质的废水在排放阶段也需积极检测，同时注意含铬污泥的质量验证，进一步避免二次污染。但采用铁氧体工艺处理复杂污水时，处理后需对其成分进行科学鉴定，确保废水质量，在必要的时间段内对废水进行妥善回收再利用，提高废水处理效果。因此，在保证环境质量的同时，改进处理技术是其研究工作的核心目标。
1.铁氧体法处理电镀废水技术现状
由于含镍、铬废水大部分来自于电镀行业，现阶段很多电镀酸洗企业非常重视废水处理环节，该环节的技术发展尤为重要，不仅关系到含铬、镍废水的实际含量，而且会造成环境和健康问题。其中，如果对铬、镍的控制不达标，很可能造成严重的环境污染事故。因此，对废水中重金属含量进行必要的检测十分必要。另外，重金属作为重要的化学元素，参与了地球的组成，如果控制不当，会造成镍、铬资源的流失。
近年来，有采用电解还原、化学沉淀、活性炭吸附、反渗透等方法处理废水中铬的报道。上述方法虽然各有优势，但也存在一些缺点，如电化学法耗电量大，处理成本高，另外还存在反应实际所需时间远长于预计时间等一系列问题。近年来，铁氧法作为湿法冶金行业转化而来的技术，在废水重金属去除中具有良好的效果和应用前景。未来将通过合作交流，逐步完善工艺参数，提高工艺可行性。
2 铁氧体法处理废水的原理及工艺流程
2.1 原理
电镀含铬废水在废水处理过程中起着两个作用，一是通过重金属氢氧化物的混凝共沉淀将铬还原，二是通过金属氢氧化物的生成重铁酸盐达到净化污水的作用。投加量是关键的工艺控制参数之一，Cr(VI)必须全部转化为铁酸盐，还原反应和铁酸盐生成阶段硫酸亚铁：Cr(VI)的理论剂量质量比分别为16.04:1和10.39:1。目前运行中，需要对工业废水中重金属的实际投加量进行调控，确保剂量控制的科学性、合理性，通常质量比为28:1～31:1，经济上比较合理； 当废水中除铬以外还含有其它重金属离子时，硫酸亚铁的理论剂量应叠加在废水中各重金属离子的理论剂量值上，并根据废水水质、重金属离子浓度、种类等具体情况进行调整。
硫酸亚铁的投加方式有一次投加和二次投加两种，单次投加虽然污水处理效率高，但药物残留严重，可能引发投加量过大、反应不充分、废水含盐量高等一系列问题。基于此，可采用二次投加的方式，第一次投加量为硫酸亚铁总量的2/3左右。另外，根据实际重金属处理总量，在调节重金属离子的过程中，还需保证铁酸盐容器的安全性，将其转化为铁酸盐，才能达到净水的目的。
硫酸亚铁可采用干法或湿法加入，在管道加入时，为了使药剂与污水更好地混合，不堵塞管道、阀门等，优先采用湿法加入，硫酸亚铁浓度通常为0.7mol/L左右。干法加入时，可结合混合搅拌器，促使污水与药剂充分反应，同时进行安全检测，在保证安全的前提下，促进混合和反应。这是遵循连续工艺的必要原则。
2.2 处理流程
根据已知的废水量，结合实际重金属含量，逐步控制废水达标率。处理工艺可根据污水中铬离子含量分为连续式和间歇式，如废水量为10m3/d，铬离子浓度大于35.3mg/L，则常采用连续式，其它浓度和水量工艺则正好相反。
此外，连续工艺也适合于混合废水的处理，铬离子等重金属离子的波动范围很大，但需要必要的检测和配料设备，以保证废水处理的质量。
水热合成复合铁氧体的实验如下：取一定量的FeS04?7H20(AR国药集团化学试剂有限公司)，加入一定量的镍铬废水，NaOH为此阶段常用的沉淀剂，调节溶液pH为碱性，先将其置于圆形保温瓶中，同时给予搅拌作用，根据混合物在给定的温度下反应时间为10分钟至2小时。反应结束后，将最终溶液过滤，采用固液过滤分离。用原子吸收分光光度法(日本，-7000)测定滤膜中镍、铬的含量，将固液分离后的滤饼用蒸馏水反复洗涤并回收。
3 铁氧体法处理电镀废水的发展趋势
3.1 科学合理控制废水pH值
从发展趋势出发，可以看出在铁酸盐处理废水过程中，应高度利用铁酸盐的优势，结合相关化学原理，记录其废水的反应结果，推断相关反应数据。氧化还原时，根据Cr(VI)的基本信息，pH通常应控制在3.16以下。为使反应体系反应更彻底，采用3mol/L硫酸控制溶液pH2~3，适当加入冰醋酸促进反应的发生。同时结合实际调节需要，确保废水处理反应在科学依据范围内。
当系统中Cr(VI)转化为Cr(III)时，必须对废水中的有效含量进行分析，了解Fe2+的含量，通过合理的手段，促使Fe3+和Cr3+与污水发生共沉淀反应，避免其内部发生不必要的氧化。从绿色、深绿色、深棕色到铁黑色的沉淀是一个渐进的过程，在这个过程中，不仅要观察实际的颜色加深现象，还要记录相关信息。如果Fe2+不能完全沉淀，则需要进一步检查pH值。
3.2污水处理温度
在废水处理过程中，温度控制是一个非常重要的环节，这个环节关系到氢氧化物的脱水状态，必须重视。如果β-FeOOH单独容易形成，铁氧体形成时间较长，容易造成内部结构疏松，甚至造成铁氧体磁性减弱，达不到回收铁氧体的效果。如果反应体系温度变化剧烈，需要进行调控，保证温度在40℃左右，以促进铁氧体的形成，达到大聚集、快速沉淀的效果。
随着溶液pH值的升高，溶液中镍和铬的含量也会随之降低。这是因为溶液为酸性时不宜生成铁氧体，而反应液为碱性时Fe(OH)：和Pe(OH)会生成铁氧体。此时如果采用不适当的快速升温，过高的温度会加速体系反应，过量的Fe2+转化为Fe3+的速度，导致体系中Fe2+不足，铁氧体磁性减弱，并产生大量的气溶胶，影响操作人员的健康，污染周围环境。有研究表明，控制体系温度在70℃左右，转化时间1-2小时，沉降时间30-50分钟，可以生成体积小、致密、易脱水的铁氧体。实际操作中，控制温度在65-75℃之间是比较经济的，不会造成能源损失，减少二次污染。
结论
铁氧体共沉淀法处理含镍、铬废水效率高，处理后镍、铬处理达标排放，适应性强。在保证含重金属废水处理条件符合行业标准的同时，严格遵循国家安全标准，科学利用铁氧体粉，合理回收利用。在改进处理技术的同时，也加大了废水处理行业的投入，优化了设备。
参考：
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