化學(xué)沉淀法處理電鍍廢液中重金屬的實(shí)驗(yàn)研究

張更宇，張冬冬

(吉林市環(huán)境監(jiān)測站,吉林省吉林市 132012)

化學(xué)沉淀法處理電鍍廢液中重金屬的實(shí)驗(yàn)研究

張更宇，張冬冬*

(吉林市環(huán)境監(jiān)測站,吉林省吉林市 132012)

汽車工業(yè)的快速發(fā)展產(chǎn)生了大量的重金屬含量較高的電鍍廢液，采用氟化鈉和氫氧化鈣為沉淀劑，去除汽車電鍍廢液中的重金屬?？疾炝朔c投加量、氫氧化鈣投加量，pH、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間對重金屬去除效果的影響。研究表明，溶液pH 為8.0、溫度為20℃時，向50mL廢磷化液中投加0.42g的氟化鈉和1.85g氫氧化鈣反應(yīng)1h后，鋅、錳、鎳三種重金屬的去除率分別達(dá)到99.8%、99.5%、99.7%。處理后的廢水滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-2012)的二級標(biāo)準(zhǔn)要求。

電鍍廢液；重金屬；化學(xué)沉淀

眾所周知，電鍍行業(yè)排放的電鍍廢水中通常含有大量的重金屬離子，如鋅、鎳、錳等[1]。目前國內(nèi)電鍍廢水處理方法多種多樣，并各有優(yōu)勢，其中主要的方法有化學(xué)法、離子交換法、膜分離法(反滲析、電滲析、擴(kuò)散滲析、液膜法、超濾法)、萃取法、電解法、生物法等[2-3]，其中化學(xué)法具有成本低、技術(shù)成熟、見效快的特點(diǎn)，在電鍍廢液處理領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢[4]。本文利用化學(xué)沉淀法處理汽車電鍍廢液，選用氟化鈉和氫氧化鈣為沉淀劑，將廢液中的重金屬離子以及磷元素進(jìn)行沉淀處理，以使其達(dá)到國家允許的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

驗(yàn)試劑與儀器見表1、2。

表1 所用儀器

表2 所用試劑

表2(續(xù))

1.2 實(shí)驗(yàn)廢水

試驗(yàn)廢液取自長春一汽污水處理廠未處理的汽車電鍍廢液，經(jīng)過分析，其主要成分濃度為：錳離子：102.6mg/L，鎳離子：488.6mg/L，鋅離子：69.4mg/L。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

鋅鎳錳：火焰原子吸收分光光度法。

2 結(jié)果與討論

2.1 氟化鈉投加量對重金屬去除的影響

取5份50mL汽車電鍍廢液置于燒杯中，分別加入0.07g氟化鈉+1.85g氫氧化鈣、0.105g氟化鈉+1.85g氫氧化鈣、0.21g氟化鈉+1.85g氫氧化鈣、0.42g氟化鈉+1.85g氫氧化鈣、0.63g氟化鈉+1.85g氫氧化鈣，反應(yīng)60min后，將沉淀過濾，取上清液利用火焰原子吸收分光光度法測量鋅離子、錳離子、鎳離子的濃度。

圖1 氟化鈉與重金屬去除率

由圖1可知，在氫氧化鈣投加量為1.85g時，在50mL汽車電鍍廢液中加入0.07g至0.63g的氟化鈉，隨著氟化鈉投加量的增大，汽車電鍍廢液中的鋅的去除率基本不變；錳的去除率先減小后增大；鎳的去除率呈增大趨勢。當(dāng)氟化鈉的投加量達(dá)0.42g后，汽車電鍍廢液中重金屬的去除率鋅達(dá)到100%、錳達(dá)到99.87%、鎳達(dá)到99.95%。

2.2 氫氧化鈣投加量對重金屬去除的影響

取5份50mL汽車電鍍廢液置于燒杯中，分別加入0.42氟化鈉+0.617g氫氧化鈣、0.42g氟化鈉+0.925g氫氧化鈣、0.42g氟化鈉+1.85g氫氧化鈣、0.42g氟化鈉+2.25g氫氧化鈣、0.42g氟化鈉+2.75g氫氧化鈣，溫度在20℃時反應(yīng)60min后，將沉淀過濾，取上清液測重金屬離子鋅、錳、鎳的濃度。

由圖2可知，在氟化鈉投加量為0.42g時，在50mL汽車電鍍廢液中加入0.617g至2.75的氫氧化鈣，隨著氫氧化鈣投加量的增大，汽車電鍍廢液中的鋅離子去除率變化不大；錳離子去除率先減小后增大；鎳離子去除率逐漸增大。當(dāng)氫氧化鈣的投加量達(dá)1.85g后，汽車電鍍廢液中鋅離子的去除率達(dá)到99.96%；錳離子去除率99.89%；鎳離子去除率99.85%。

圖2氫氧化鈣投加量與重金屬去除率

2.3 pH對重金屬去除的影響

取5份50mL汽車電鍍廢液置于燒杯中，分別將1.85g氫氧化鈣+0.42g氟化鈉加入汽車電鍍廢液中，緩和均勻后，用10%HCl和10%NaOH將溶液pH值分別調(diào)節(jié)到8、9、10、11、12。調(diào)節(jié)完成后在20℃下反應(yīng)1h。將沉淀過濾后，取上清液測定溶液中鋅離子、錳離子、鎳離子濃度。

圖3 pH值與重金屬去除率

由圖3可知，在氫氧化鈣投加量為1.85g時，在50mL汽車電鍍廢液中調(diào)節(jié)pH值從8至12，隨著pH值的增大，汽車電鍍廢液中的錳和鎳的去除率基本不變；鋅的去除率逐漸減小。當(dāng)pH值為8時，汽車電鍍廢液中重金屬的去除率鋅達(dá)到100%、錳達(dá)到99.87%、鎳達(dá)到99.93%。

鋅離子與氫氧根離子形成氫氧化鋅沉淀，但隨著pH值的升高氫氧化鋅與氫氧根會繼續(xù)反應(yīng)，生成偏鋅酸鈉和水，導(dǎo)致鋅離子的去除率下降。

2.4 反應(yīng)溫度對重金屬去除的影響

在不同溫度下對汽車電鍍廢液進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)所選定的溫度分別調(diào)到-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃后反應(yīng)60min，將沉淀過濾，取試管中的上清液，測定溶液中重金屬含量變化。

圖4 反應(yīng)溫度與重金屬去除率

從圖4可以看出，鋅離子、錳離子、鎳離子去除率隨著反應(yīng)溫度增加有微小變化，這可能是在反應(yīng)過程中，反應(yīng)由沉淀溶解平衡既勒夏特列原理：當(dāng)溫度升高時，由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故反應(yīng)向逆方向進(jìn)行，故降低溫度有利于重金屬的去除。但總體上來說反應(yīng)溫度對汽車電鍍廢液中重金屬的去除效果的影響不大。此方案在低溫、常溫、高溫下均能達(dá)到去除標(biāo)準(zhǔn)，符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。綜合重金屬的去除效果和節(jié)約成本上考慮，故選擇最佳的反應(yīng)溫度為20℃。

2.5 反應(yīng)時間對重金屬去除的影響

不同的反應(yīng)時間對汽車電鍍廢液中重金屬的去除效果也有較大的影響。為了確定最佳反應(yīng)時間，溫度為20℃下，氫氧化鈣投加量為1.85g，氟化鈉投加量0.42g，pH值為8時，分別在20min、40min、60min、80min、120min反應(yīng)時間后對汽車電鍍廢液中鋅離子、錳離子、鎳離子濃度進(jìn)行測定。

通過圖5可以看出，在反應(yīng)時間為60min時鋅離子的去除率達(dá)到最高，之后鋅離子的去除率不再增加；錳離子去除率變化不大；鎳離子去除率變化不大。原因?yàn)闅溲趸\微溶于水。綜上所述，去除汽車電鍍廢液中重金屬的最佳反應(yīng)時間為60min。

圖5 反應(yīng)時間與重金屬去除率

3 結(jié)論

當(dāng)反應(yīng)時間為60min，反應(yīng)溫度為20℃，pH值為8，氫氧化鈣投藥量為1.85g，氟化鈉投藥量為0.42g時，鋅離子、錳離子、鎳離子的去除率均達(dá)到99%以上，符合我國污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-2002)二級標(biāo)準(zhǔn)重金屬最高允許排放濃度限值規(guī)定。

[1] 王冬梅,何穎霞,許菡,等. 白腐真菌處理含重金屬電鍍廢水[J]. 電鍍與精飾,2015,37(8):43-46.

[2] 李 嬌.化學(xué)沉淀法處理電鍍廢水的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 湖南:湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,2010.

[3] 金艷青,周培培,祁高月,等. 金屬制品電鍍廢水的處理及回用工程[J].水處理技術(shù),2015,41(8):132-135.

[4] Lewis A E. Review of metal sulphide precipitation[J].Hydrometallurgy,2010,104:222-234.

(本文文獻(xiàn)格式：張更宇，張冬冬.化學(xué)沉淀法處理電鍍廢液中重金屬的實(shí)驗(yàn)研究[J].山東化工，2016，45(16)：215-216，220.)

Experimental Study on the Treatment of Heavy Metal in Electroplating Wastewater by Chemical Precipitation Method

ZhangGengyu,ZhangDongdong*

(Jilin City Environmental Motoring station, Jilin 132012, China)

The rapid development of automobile industry produced large amounts of high heavy metal wastewater. Use sodium fluoride and calcium hydroxide as precipitant to removal the heavy metal of the electroplating wastewater. Effects of sodium fluoride dosage, calcium hydroxide dosage, the pH, reaction temperature and reaction time were investigated by removal effect of heavy metal. The study showed that the appropriate condition was pH 8.0, the temperature 20℃, to 50mL waste electroplating wastewater dosing 0.42g sodium fluoride and 1.85g calcium hydroxide reaction 1h, Zinc, manganese and nickel removal rates were 99.8%, 99.5% and 99.7%. The treated wastewater meet the "integrated wastewater discharge standard"(GB8978-2012) secondary standard requirements.

electroplating wastewater; heavy metal; chemical precipitation

2016-05-31

張更宇(1988—)，碩士，研究方向環(huán)境監(jiān)測與治理；通訊作者：張冬冬(1985—)，吉林市人，Email：15843203701@163.com。

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