钡盐沉淀法处理六价铬电镀废水.doc

钡盐沉淀法处理六价铬电镀废水电镀行业中的镀铬、塑料电镀粗化和钝化漂洗废水中排放大量含铬废水[1]。废水中Cr(VI)含量一般为50~100mg/L，有时高达1000mg/L[2]，大大超出国家允许的排放限值，必须经过处理才能达到排放要求。Cr(VI)通过呼吸道、消化道、皮肤和黏膜侵入人体，并在人体内分泌腺、心和肺中积聚，引起人体慢性中毒。铬化合物对土壤、农作物和水生物都有危害，且含铬废水在土壤中积蓄会使土壤板结，农作物减产[3]。国内外对含铬废水的处理进行了大量研究，一是无害化处理技术，二是资源化处理技术。无害化处理技术有化学还原法、电解法、二氧化硫还原法等。但是与其他含金属废水一样，含铬废水无论用何种办法处理，都不能使其中的铬分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物理化学状态，使其中的有害物质转化为无害物或毒性较低的沉淀物，从而降低对环境的危害程度[3]。资源化处理技术有钡盐法、离子交换法、活性炭吸附法和溶剂萃取法等[4]，处理后的废水可以回收利用，有的还可以回收铬酸。目前国内应用最广泛的六价铬电镀废水处理工艺为化学还原法，该方法适用于严格分质排放的铬水，出水易达标，设备操作简单，但需严格控制还原与中和沉淀反应条件，消耗大量的还原剂和碱，处理成本高，Cr(VI)无法回收利用，只是单纯地将六价铬还原为三价铬后，以沉淀形式分离出来，形成污泥;但后续的污泥难处置，易造成二次污染。国内多数电镀园区难以做到含铬废水十分严格的分质排放，经还原沉淀法产生混有杂质的Cr(OH)3的电镀铬泥无法再生利用，安全处置难，且污泥处置费用极高[5]。针对化学还原法的缺点，笔者采用钡盐沉淀法对某电镀园区六价铬电镀废水进行研究，即对其初步预处理后，加入一定量的氯化钡，使六价铬电镀废水中的Cr(VI)生成难溶的铬酸钡沉淀，然后根据铬酸钡与硫酸钡的溶度积(Ksp)差异，加入一定量的浓硫酸进行沉淀转化反应，最终实现六价铬回收利用的目的。本文考察了各工艺参数对钡盐沉淀法处理含铬废水效果的影响，以期达到含铬废水达标排放、六价铬回收利用、保护环境和节约资源的目的。1实验1.1试剂二水氯化钡、氢氧化钙、氢氧化钠、PAM(聚丙烯酰胺)、浓盐酸、浓硫酸，均为分析纯;蒸馏水。1.2分析方法总铬、六价铬、铜和镍分别采用GB/T7466–1987《水质总铬的测定》中的高锰酸钾氧化–二苯碳酰二肼分光光度法、GB/T7467–1987《水质六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》、GB/T7475–1987《水质铜、锌、铅、镉的测定原子吸收分光光度法》和GB/T11912–1989《水质镍的测定火焰原子吸收分光光度法》进行测定。1.3实验原理要直接回收六价铬，只能先生成CrO24的沉淀物。难溶六价铬化合物有Ag2CrO4、PbCrO4、CaCrO4、BaCrO4等，从价格、毒性、药品易购性考虑，钙盐最理想，但CaCrO4在18°C时的溶度积为2.3×102，沉淀不彻底，六价铬难以达标排放。而BaCrO4在25°C时的溶度积为1.17×1010，故选择钡盐与六价铬反应生成BaCrO4较为经济可行。六价铬电镀废水中以铬酸根形式存在的六价铬与钡离子反应生成深黄色污泥状BaCrO4沉淀而得以去除，化学反应方程式为：CrO24+Ba2+=BaCrO4↓。当含铬废水中有硫酸根时，会发生如下副反应而消耗钡离子：SO24+Ba2+=BaSO4↓。25°C时BaSO4的溶度积为1.08×1010。由于BaSO4的溶度积比BaCrO4小，因此在SO24-过量加入且反应时间较长时，铬酸钡沉淀有可能向硫酸钡沉淀转化，转化反应方程为：2H2SO4+BaCrO4↓=H2CrO7+2BaSO4↓+H2O。1.4实验过程采用某电镀园区的污水处理厂铬调节池内的含铬原水，其水质指标为：pH1.90，六价铬398mg/L，总铬419mg/L，铜55.7mg/L，镍18.4mg/L，氰7.4mg/L。实验流程见图1。取含铬原水500mL于烧杯中，置于磁力搅拌机上，搅拌速率为120r/min。用石灰调节pH至适宜范围，加入破氰剂，充分反应30min后，加入适量PAM絮凝沉淀，抽滤，得上清液(1)，测六价铬、总铬、铜和镍含量，沉淀(1)放入100°C烘箱中干燥，称重后测金属铬、铜和镍品位。向上清液(1)中投加一定量的二水氯化钡，反应60min。统一用液碱或盐酸调节pH为6.5，加入2mLPAM絮凝沉淀，抽滤，得上清液(2)，测六价铬、总铬、铜和镍含量，钡盐处理出水上清液(2)，加入液碱调节pH至合适范围，出水处理合格后回用或达标排放。沉淀(2)用清水清洗3遍除去铜、镍和氯离子等杂质后不需要烘干，直接加入500mL水后，加入不同过量比例