基于化學(xué)沉淀法在電鍍廢水處理中的應(yīng)用探討

曾佳敏

摘 要：電鍍廢水對水環(huán)境的破壞極為嚴重，需要對其處理予以一定的重視。主要對電鍍廢水處理展開了探討，通過介紹化學(xué)沉淀法在具體案例中的應(yīng)用，對污水處理運行的過程及影響因素作了系統(tǒng)的分析，以期能為有關(guān)方面提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：電鍍廢水；化學(xué)沉淀法；鉻離子；pH值

中圖分類號：X781.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.159

電鍍廢水是最難以處理的廢水之一，從電鍍廢水本身來看，其含量復(fù)雜，所含有害物質(zhì)相對較多，各種化學(xué)物質(zhì)都較為復(fù)雜。因此，要想更好地進行電鍍廢水處理，需要進一步提升電鍍廢水處理技術(shù)水平。而其中，化學(xué)沉淀法的應(yīng)用給電鍍廢水的處理帶來了極大的幫助。

1 鉻元素的存在形態(tài)與生態(tài)效應(yīng)的關(guān)系

鉻是一種帶少量藍色的銀白色金屬，鍍鉻層的硬度大，具有較強的耐磨性與反光效果。鉻在自然界中以化合物的形式存在，主要有三價鉻與六價鉻2種，六價鉻的鈉、鉀、銨鹽都溶于水。不同價的鉻離子的毒性略有不同，三價鉻是穩(wěn)定性較強的氧化態(tài)，在人的胃腸道內(nèi)不易吸收，而六價鉻的毒性要比三價鉻強上百倍，對細胞的氧化與還原影響非常大，同時，對呼吸道與消化道有明顯的刺激作用。如果人長期處于鉻污染的環(huán)境中，將有可能會影響健康，甚至?xí)霈F(xiàn)中毒的現(xiàn)象。電鍍廢水成分復(fù)雜，除含氰廢水與酸堿廢水外，還有大量的重金屬廢水，都具有極大的危害性。根據(jù)重金屬元素分類的不同，可以將電鍍廢水分為含鉻廢水、含鎳廢水、含銅廢水等。這些污染物毒性非常強，多種重金屬都致癌。經(jīng)過多年的研究，目前對于電鍍廢水的處理主要有物理方法、化學(xué)方法、生物方法等?；瘜W(xué)沉淀法是一種簡單易操作的處理方法，反應(yīng)快，反應(yīng)產(chǎn)物

的毒性相對較低，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

2 化學(xué)沉淀法技術(shù)分析

采用化學(xué)沉淀法處理技術(shù)對電鍍廢水進行處理是一種典型的處理方式，主要是把電鍍廢水中的六價鉻離子通過Na2S2O5還原成三價鉻離子，通過不斷加入堿性物質(zhì)對pH值進行調(diào)節(jié)，讓三價鉻離子與氫氧離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氫氧化鉻，在試劑中產(chǎn)生絮凝狀沉淀。類似于Na2S2O5物質(zhì)的還原劑還有硫酸亞鐵、二氧化硫等。正是這些化學(xué)試劑的高還原性將高價鉻離子順利地還原為低價離子，再進一步生成固化物，從而析出鉻離子。目前，采用化學(xué)沉淀法處理工藝一般由2個反應(yīng)池處理——第一個反應(yīng)池的主要作用是使用硫酸將廢水的pH值調(diào)節(jié)到2左右，加入還原劑，在第二個反應(yīng)池中使用氫氧化鈉或氫氧化鈣來調(diào)節(jié)反應(yīng)池中廢水的pH值，再通過加入絮凝劑，使沉淀物不斷析出，并去除。

3 化學(xué)沉淀法處理含鉻電鍍廢水的案例

3.1 廢水水質(zhì)分析

供實驗處理的廢水是某電鍍車間排出的，主要含有六價鉻離子，其質(zhì)量濃度為80 mg/L，廢水的pH值為6.2.

3.2 污水處理工藝分析

本實驗污水處理工藝流程如圖1所示。

在應(yīng)用化學(xué)沉淀法對電鍍廢水進行處理時，采用反應(yīng)池處理技術(shù)對電鍍廢水進行實驗處理，在反應(yīng)池中使用硫酸將pH值調(diào)節(jié)到2左右，之后投入過量的Na2S2O5，用氫氧化鈉直接將反應(yīng)池中的液體pH值調(diào)節(jié)到7左右，生成氫氧化鉻沉淀，再利用混凝劑將沉淀物去除。通過應(yīng)用反應(yīng)池實驗法對電鍍廢水進行處理，可以滿足日處理100 m3的要求，成本較低，工藝流程相對簡單。整個處理工藝當(dāng)中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方程式如下。

酸性條件下：Na2S2O5+H2O=2NaHSO3

2H2Cr2O7+6NaHSO3+3H2SO4=2Cr2（SO4）3+3NaSO4+8H2O

堿性條件下：Cr2（SO4）3+6NaOH=2Cr（OH）3+3Na2SO4

3.3 污水處理運行過程分析

污水處理過程如下：①在酸液儲槽中，硫酸的質(zhì)量分數(shù)配制為30%，NaOH的質(zhì)量分數(shù)配制為20%.在還原劑儲槽中配制質(zhì)量分數(shù)為20%的焦亞硫酸鈉溶液。所有溶液溶解時間規(guī)定為10 min，同時加氣攪拌。②在混凝劑儲槽中配制質(zhì)量分數(shù)為10%的聚合氯化鋁（PAC）溶液，在助凝劑儲槽中配制質(zhì)量分數(shù)為0.1%的聚丙烯酞胺（PAM）溶液，配置時同時投加質(zhì)量分數(shù)為5%的NaOH。溶解時間均為20 min，同時加氣攪拌。③當(dāng)含鉻廢水調(diào)節(jié)池達到高液位時，電控柜上峰報警器報警，手動開啟污水提升泵，調(diào)節(jié)水量至10 m3/h，液位計輸出信號控制污水提升泵低液位自動停止。④調(diào)節(jié)還原池進水的pH值在2～3之間。⑤投加還原劑焦亞硫酸鈉，使pH值為3.75.⑥通過中和池，使pH值處于7～8之間。⑦PAC投加量為30 g/m，即0.75 kg/h；PAM投加量為5 g/m，即0.125 kg/h。二者均由計量泵自動投加，計量泵與廢水調(diào)節(jié)池污水提升泵聯(lián)動，同起同停。

3.4 影響實驗結(jié)合的因素分析

經(jīng)過總結(jié)，化學(xué)沉淀法的影響因素主要是還原劑的加入量、pH值的控制和廢水中鉻離子的質(zhì)量濃度。

3.4.1 還原劑的加入量

還原劑Na2S2O5的加入量對還原反應(yīng)中六價鉻離子有著重要的影響。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)計算公式可以計算用量，Na2S2O5的加入量應(yīng)為六價鉻量的16倍。通過不斷實驗與總結(jié)得出，當(dāng)實際添加還原劑的量多于16倍的六價鉻時，效果才會更加明顯。還原劑最佳添加量為鉻離子總量的20～23倍，這時實驗反應(yīng)基本處于平衡狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)鉻的最大化去除。

3.4.2 pH值的控制

pH值對化學(xué)反應(yīng)的影響也非常重要，在實際的實驗或處理過程中，要嚴格控制。在還原反應(yīng)中，隨著六價鉻不斷轉(zhuǎn)變成為三價鉻，反應(yīng)池中溶液的pH值不斷上升。在這一過程中，第一階段是六價鉻離子與還原劑進行化學(xué)反應(yīng)，主要介質(zhì)呈酸性。這時，需要使用酸性液體將廢水pH值調(diào)節(jié)至2～3.在實驗過程中，當(dāng)pH值上升到3.8時，將會出現(xiàn)少量的過氧化鐵。此時的化學(xué)還原反應(yīng)接近終點。第二階段主要是沉淀反應(yīng)。通過氫氧化鈉或氫氧化鈣的加入，溶液pH值上升至9，在堿性條件下，三價鉻離子將會完全生成氫氧化鉻沉淀，在加入混凝劑后，把沉淀完全去除。

3.4.3 廢水中鉻離子的質(zhì)量濃度

電鍍廢水中鉻離子的濃度對化學(xué)反應(yīng)也有著重要的影響。當(dāng)電鍍廢水中鉻離子的質(zhì)量濃度大于220 mg/L時，水中的氫氧化鉻固體混凝懸浮物不斷增多，電鍍廢水的初始濃度不斷增大，絮凝沉淀后的上清液中鉻總量明顯增加，隨著電鍍廢水濃度的不斷增大，去除的效果反而更差。所以需要在對電鍍廢水進行處理前，通過一定的檢測手段對廢水中的鉻離子含量進行測控，從而經(jīng)過計算制訂最科學(xué)的處理方案。一般廢水中鉻、鉻離子質(zhì)量濃度的測量采用二苯碳酞二阱法，并用分光光度計來測量吸光度，得到一個曲線圖。通過鉻標準曲線計算出樣品中鉻的總量，根據(jù)初始濃度與處理后的鉻濃度值來計算鉻的去除率。

4 結(jié)束語

綜上所述，電鍍廢水的污染與處理已經(jīng)成為全世界共同探討的話題。為了降低對環(huán)境的污染，出現(xiàn)了很多處理重金屬的可行性技術(shù)。本文通過對化學(xué)沉淀法的應(yīng)用進行分析，認為化學(xué)沉淀法能為有效處理電鍍廢水帶來幫助，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕