微波辐射处理电镀废水试验研究
摘要：[目的]探讨采用微波辐射技术处理电镀废水的效果。[方法]以颗粒活性炭为催化剂,以电镀废水为处理对象,将家用微波炉(LG,700W)改装为试验装置,并使其能进行回流试验,建立了微波辐射处理工艺,根据CODCr、氰化物和铜等指标分析评价其处理效果, 并通过建立线性回归方程,研究微波辐射时间与处理效果的关系。[结果]微波辐射技术对电镀废水中的CODCr、氰化物以及重金属铜 的处理效果显著,对CODCr、氰化物、重金属铜的最高去除率分别达到78.0%、99.9%和87.0%,对CODCr和氰化物的最佳处理时间分别 为140和120 s。微波辐射时间与CODCr浓度和氰化物浓度呈线性相关,与重金属铜的浓度呈指数相关。[结论]用微波辐射技术处理 电镀废水工艺简单、操作便捷,具有可行性。
关键词：微波辐射;活性炭;电镀废水
电镀废水中污染物种类多、毒性大、危害严重,一般含有 CN-、Cr6+、Cu2+、Ni+等重金属及有毒类污染物,传统工艺需要分类收集,进行预处理后再进行混合混凝化学处理,废水 处理结果与前期分类收集密切相关。由于电镀企业对镀件 进行除油、除锈、除腊后,排放的废水中含有大量的表面活性 剂、光亮剂、油类、重金属以及高含油氰化物,CODCr的排放值 远高于国家1级排放标准。传统方法在处理电镀废水时,存 在工艺流程复杂、占地面积大、废水反应时间长、投资运行成 本高、运行管理复杂(废水的分类)等难题。
微波对流体中物质进行选择性加热时,不仅对吸波物质 有低温催化作用[1],能够加速流体中固、液分离,而且还具有 低温杀菌、均匀加热、迅速升温、快速穿透等功能,达到去污、 除浊、杀菌的效果,不产生二次污染[2-3]。微波能的化学作 用机理是能够极化水分子及有机化合物分子,使有机化合物 与添加剂之间形成过渡态产物,降低氧化和分解有害有机化 合物所需要的活化能,使反应加速进行。其物理作用机理为 微波能够加热和极化水及污染物分子,提高氧化和分解有害 有机化合物所需要的反应条件,达到反应所需要的活化能[4]。
笔者以颗粒活性炭为催化剂,以电镀废水为处理对象, 建立了微波辐射处理工艺,并根据CODCr、氰化物、铜等指标 分析评价其处理效果。
1 材料与方法
1.1 试验装置
试验装置为改装的家用微波炉(LG, 70 W),使其能进行回流试验。试验装置如图1所示。
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1.2 主要试验仪器
721型分光光度计;LG微波炉;GS101 型电热鼓风干燥箱。
1.3 主要试剂及污水
12~18目活化后的活性炭;电镀废 水主要成分见表1。
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1.4 试验方法
利用分光光度计进行铜离子标准曲线的绘制。取12~18目活化后的活性炭3 g置于250ml锥形瓶中, 加入100ml电镀废水,微波辐射一定时间后,冷却至室温,取上清液30 m,l立即在波长510 nm处测定吸光度,并进行 CODCr和氰化物的测定。
2 结果与分析
2.1 不同微波辐射时间对CODCr的处理效果
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由图2可以看出,不同的微波辐射时间对电镀废水的处理有明显的效 果,随着时间的增加,其去除率逐渐增加,在140 s时CODCr 浓度值降低到最低点,随后下降趋势不明显。其去除率最大 可以达到78.0%。对曲线进行一次方程模拟,结果为:
y=-0.937x+174.300 R2=0.926
式中,y为CODCr浓度;x为微波辐射时间。 由上式可以看出,CODCr的去除效果与微波辐射时间呈线性关系。
2.2 不同微波辐射时间对氰化物的处理效果
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由图3可以看出,微波辐射可以很好地降低电镀废水中氰化物的危害, 氰化物最高去除率可达99.9%。在处理时间为120 s时达到最好,之后趋于稳定。对其进行线性回归,方程式为:
y=-0.069x+10.660 R2=0.949
式中,y为氰化物浓度; x为微波辐射时间。 由上式可以看出,氰化物的去除率与微波辐射时间呈线性相关。
2.3 不同微波辐射时间对重金属铜的去除效果
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由图4可 见,微波处理对重金属铜的去除效果也非常明显,最大去除率可达87.0%。对其进行数学模拟,方程为:
y= 16.56 e-0.01x R2= 0.961
式中,y为铜离子浓度; x为微波辐射时间。
由上式可以看出,电镀废水中重金属铜的浓度随微波辐射时间的增加呈指数降低。
3 小结与讨论
(1)在一定功率的微波处理下,随微波处理时间的延长, 对电镀废水中CODCr、氰化物以及重金属铜的处理效果 显著。
(2)微波处理电镀废水工艺简单,操作便捷。
(3)用微波方法处理电镀废水是可行的,随着微波技术 开发研究的进一步深入,微波作为一种新的方法应用于工程 实践中,将会给社会带来可观的经济效益、环境效益和社会 效益。
(4)微波处理电镀废水的最佳功率以及新催化剂的开发 等有待进一步研究。
参考文献
[1]刘晓,赵秀兰,陈玉成.微波-活性炭去除垃圾渗滤液中CODCr的研究 [J].安徽农业科学,2007,35(4):1096-1097.
[2]李少鹏,郭瑞,宫长荣,等.微波技术在烟草生产和品质分析中的应用 [J].安徽农业科学,2005,33(9):1700-1702·
[3]金钦汉.微波化学[M].北京:科学出版社,2001·
[4] SALVADOR R, CASAL B,YATESM, et alMicrowave decomposition of achlorinatepesticide supported on modified sepiolites [J].Applied Clay Science, 2002, 22:103-113·
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