含铬废水中铬的回收处理
废水中六价铬是有害和有毒物质,成为工业废水的一个重要污染源,一旦摄入人体内达到一定数量会引起癌症。废水中六价铬常因镀件表面附着而带入漂洗水中,据资料报道,80 %的铬酐损耗于镀件带出的附着液。它在废水中的一般含量为25~100mg/L。处理电镀铬废水的传统工艺是将废水中六价铬变成三价铬排放,使用最多的是铁氧体法。该法只是把毒性大的六价铬变成毒性较小的三价铬,没有从根本上消除铬对环境的污染,必须对其实施回收处理。理论上有下列几种回收方法:
(1)铬酸盐沉淀法
这种方法是在碱性条件下投加沉淀剂氯化钡溶液,使CrO42-与Ba2+形成难溶的BaCrO4 沉淀(BaCrO4的Ksp =1×10 -10),因此习惯上也称为钡盐法。该方法的优点是处理后的水清澈透明,工艺简单,但是引入了Ba2+造成新的污染。
(2)以氢氧化铬或三氧化二铬形式回收
该法首先是把六价铬还原成三价铬,再把三价铬沉淀为氢氧化铬,进一步把氢氧化铬加热脱水,则变成三氧化二铬。含铬废水中的六价铬在酸性条件下是以Cr2O72- 形式存在,而在碱性条件下是以CrO42-形式存在。在酸性条件下六价铬的还原反应速度较快,故要求还原反应pH < 4,最佳pH值为2. 5~3. 0。常用的还原剂有许多种,如Na2SO3、FeSO4、Na2S 等。在酸性条件下,把废水中的Cr (Ⅵ) 还原成为Cr3 +的反应如式(6) 、(7) 、(8) :
Cr2O72- + 3SO32- + 8H+= 2Cr3++ 3SO42- + 4H2O (6)
6Fe2++ Cr2O72- + 14H+= 6Fe3++ 2Cr3++ 7H2O (7)
Cr2O72- + 8H++ 3H2S = 2Cr3+ + 7H2O + 3S↓ (8)
对比反应(6) 、(7) 、(8)的特点,反应(7)和 8)的生成物中除Cr3+离子以外,分别引入了铁离子和固体硫,给后续Cr3+的纯化带来麻烦;而反应(6)的生成物中只有Cr3+很容易分离,并不会造成二次污染,所以选取反应(6)回收铬。在实际操作时,还原反应温度为15℃~40℃,时间约为30min。亚硫酸钠投加比为:NaHSO3∶Cr6+= 4∶1,亚硫酸纳投加量不宜过多,否则容易产生[ Cr2(OH) 2SO3 ]2 -负离子,难以沉淀。还原反应以后,用 NaOH废水中和至pH =6. 5~7,使Cr3 +生成Cr (OH)3沉淀,然后聚沉后过滤、洗涤、脱水得到铬污泥,反应如式(9) :
Cr2 (SO4) 3 + 6NaOH = 2Cr (OH) 3 ↓+ 3Na2SO4 (9)
采用NaOH中和生成Cr (OH)3沉淀纯度较高,将Cr (OH)3可以进一步加热灼烧制成三氧化二铬制品,用于其他行业。
(3)阴离子交换法
当选用大孔弱碱性阴树脂370#填充阴离子交换柱时,对阴离子CrO42的亲合力最强,同时在离子交换过程中,能自行将SO42 - 、NO3- 、Cl-有效的排出树脂层。使含铬废水通过该阴离子交换柱,发生如式(10)的交换反应:
2ROH + CrO42 = R2CrO4 + 2OH-(10)
吸附CrO42-后的阴离子交换树脂,用12 %(m/ v)KOH溶液可以将CrO42-交换出来,使阴离子交换树脂再生,反应如式(11) :
2R2CrO4 + 4 KOH = 2ROH + 2 K2CrO4 + H2O (11)
再生液中含有少量Fe3+和Al3+阳离子杂质,用调节再生液 pH 值的方法除去,得到只含K2Cr2O7的再生液,进行蒸发浓缩,将K2Cr2O7晶体分离出来。
对比三种回收方法的优缺点,用亚硫酸钠为还原剂,以三氧化二铬的形式回收铬简单易行最合适,其简单示意工艺流程如图3。
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