電鍍廢水中鉻解決及回收再運用研究

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專業(yè)：材料工程技術(shù)級

摘要:鉻及其化合物被廣泛應(yīng)用于電鍍工業(yè)中，產(chǎn)生大量含鉻廢水，并成為一種重要環(huán)境污染物質(zhì)。通過實驗對幾種含鉻廢水解決辦法作了比較，闡明了各種辦法優(yōu)缺陷及實際解決工藝中應(yīng)用價值；同步將鉻作為有用資源，通過不同工藝得到鉻酸鈉、重鉻酸鉀、鉻黃、拋光膏等，加以回收運用，這不但體現(xiàn)環(huán)境效益，同步也獲得了一定經(jīng)濟(jì)效益。

核心詞：電鍍廢水；鉻解決；回收再運用

1.前言

當(dāng)代社會中工業(yè)廢棄物排放直接污染著人類賴以生存生態(tài)環(huán)境，影響著人類健康。環(huán)境污染及其防治是當(dāng)前亟待解決問題，而鉻污染是環(huán)境污染重要因素之一。由于電鍍、制革、化工、顏料、冶金、耐火材料等行業(yè)迅猛發(fā)展，含鉻廢水排放量不斷增長，必要對這些廢水進(jìn)行解決，加以運用，才干有效防止污染。當(dāng)前國內(nèi)外對含鉻廢水解決重要有鐵氧體解決法、亞硫酸鹽還原法、吸附法、離子互換法、電解解決法、電滲析、液膜分離技術(shù)、生物化學(xué)法等辦法。再運用方面，例如本文以電鍍廢水為研究對象，采用幾種絮凝劑對其中鉻進(jìn)行了回收解決，對幾種絮凝劑回收成果進(jìn)行了比較，篩選出最佳絮凝劑，用選出最佳絮凝劑即復(fù)合絮凝劑聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵和陽離子聚丙烯酰胺將鉻回收，配制成拋光膏，將其用于金屬機(jī)件表面拋光，使電鍍廢水實現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放，并使鉻得到回收運用。

2含鉻廢水來源及成分

2.1

含鉻廢水來源含鉻排放廢水重要來源于電鍍鉻和鈍化漂洗廢水，含6價鉻濃度約在20—150

mg／L，而鍍鋅后鈍化漂洗廢水中鉻含量可達(dá)200～300

mg／L，低鉻鈍化廢水含鉻量為68～147

mg／L。當(dāng)前，普遍狀況是將鉻廢水中6價鉻還原成3價鉻，再流到綜合廢水池中和，鉻成為電鍍污泥而廢棄。鉻廢水和含鉻廢渣都是污染源。

2.2

含鉻廢水成分

電鍍鉻是最常用最普遍電鍍工藝，依照工藝不同，普通具有如下幾種重要成分：(1)裝飾性鍍鉻重要成分：鉻酐150—350

g／L。硫酸1.5—3.5

L，3價鉻2～5

L。

(2)滾鍍鉻鍍液重要成分：鉻酐180～500

g／L，氟硅酸3一l5

g／L，硫酸0.6～0.9

g／L，3價鉻2～5

g／L。

(3)鍍硬鉻(鋼鐵件上直接鍍鉻)鍍液重要成分：鉻酐225～250

g／L，硫酸2.25～2.5

L，3價鉻3～8g／L。

(4)自動鍍鉻重要成分：鉻酐250～300

g／L，氟硅酸鉀2O

g／L，硫酸鍶6～8

g／L。

由上可見，鍍鉻重要成分是鉻酐、硫酸、3價鉻，其他成分有限。因此，可將這幾種含鉻電鍍廢水合并一起解決。3.電鍍廢液中鉻回收

3.1

沉淀-雙氧水氧化法回收鉻

氫氧化鉻[Cr（OH)3]溶度積很小，Ksp=6×10-31,因此向含鉻廢液中加入NaOH可以使鉻（Ⅲ)轉(zhuǎn)化為氫氧化鉻沉淀，要使沉淀完全，NaOH加入量控制在使廢水pH值升至8～8.5為宜，在此條件下不但使鉻（Ⅲ)沉淀完全，并且廢水pH值也符合排放原則，由于在堿性條件下，鉻（Ⅲ)具備較強(qiáng)還原性，可以被雙氧水氧化為鉻（Ⅵ)酸鹽(CrO42-)，因此向Cr（OH)3沉淀中加入適量NaOH后，在滴入雙氧水，溶液逐漸變成黃色，Cr3+被氧化為CrO42-。在酸性條件下，CrO42-易轉(zhuǎn)化為Cr2O72-,因此向溶液中再滴加硫酸酸化，使溶液pH值降至2～3，溶液有黃色變?yōu)槌燃t色，此時CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，這種含紅礬鈉溶液通過濃縮結(jié)晶可以得到重點工業(yè)原料重鉻酸鈉。

3.2

還原沉淀法回收鉻

化學(xué)還原后沉淀法解決電鍍含鉻廢水是最早應(yīng)用治理技術(shù)之一，在國內(nèi)有著廣泛應(yīng)用，其原理簡樸、操作以便。依照投加還原劑不同，可分為FeSO4

法、NaHSO3

法、鐵屑法SO2法等。應(yīng)用化學(xué)還原后沉淀法解決含鉻廢水，堿化時普通用石灰，但渣多，用NaOH或Na2

CO3，則污泥少，但藥劑費用高，這是化學(xué)還原法缺陷，但是該法解決含鉻廢水可以回收鉻鹽,并使出水達(dá)標(biāo)排放。

解決辦法1：以混和電鍍廢水調(diào)節(jié)pH值為2～3,用反映電動電位自動控制反映徹底限度(依照實驗成果ORP為

-250至-280

mV)加還原劑焦亞磷酸鈉，(也可依照六價鉻量加焦亞硫酸鈉)，把水中重鉻酸根(或鉻酸根)還原成三價鉻，再調(diào)節(jié)pH值為8.5～9.0，使之形成沉淀，過濾，(若有其他金屬離子,沉淀可用15％硫酸銨加約5%氨水，使溶液pH值為8.0～8.5，浸提2h，使銅和鎳形成配合物而溶于水中，浸提液用于生產(chǎn)硫酸銅和硫酸鎳)，沉淀干燥，用滴定法測定含鉻量在25％～45％氫氧化鉻產(chǎn)品。使用這個辦法利于形成一體化自動控制分質(zhì)解決系統(tǒng)。

解決辦法2：廢水pH值為1，調(diào)節(jié)廢水pH為2.5，加焦亞硫酸鈉，測定ORP為-250至-280

mV，

再加5％氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，形成氫氧化3鉻沉淀。沉淀過濾、干燥，檢測含鉻量。如果廢水中含銅、鎳較多，則氫氧化三鉻沉淀用15％氨水浸沒提出銅、鎳，溶液用于生產(chǎn)銅、鎳氨鹽,沉淀用50％氫氧化鈉溶解，再用10％硫酸調(diào)節(jié)pH值為1O，沉淀為鋅、鐵，再調(diào)節(jié)溶液pH值為7，得到氫氧化三鉻沉淀，沉淀過濾、干燥，檢查鉻含量。

解決辦法3：在還原沉淀生成氫氧化鉻沉淀后，用1：1硫酸溶解，生成硫酸鉻，濃縮蒸發(fā)為粗產(chǎn)品。

3.3

膜分離法回收鉻

膜分離法以選取性透過膜為分離介質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動力(如壓力差、濃度差、電位差等)時，原料側(cè)組分選取性透過膜，以達(dá)到分離、除去有害組分目。當(dāng)前，工業(yè)上應(yīng)用較為成熟工藝為電滲析、反滲入、超濾、液膜。電滲析法是在直流電場作用下，以電位差為推動力，運用離子互換膜選取透過性，從而使廢水得到凈化。反滲入法是在一定外加壓力下，通過溶劑擴(kuò)散，從而實現(xiàn)分離。超濾法也是在靜壓差推動下進(jìn)行溶質(zhì)分離膜過程。液膜涉及無載體液膜、有載體液膜、含浸型液膜等。液膜分散于電鍍廢水時，流動載體在膜外相界面有選取地絡(luò)合重金屬離子，然后在液膜內(nèi)擴(kuò)散,在膜內(nèi)界面上解絡(luò)，重金屬離子進(jìn)入膜內(nèi)相得到富集，流動載體返回膜外相界面，如此過程不斷進(jìn)行，廢水得到凈化。膜分離法長處：能量轉(zhuǎn)化率高,裝置簡樸，操作容易，易控制、分離效率高。但投資大，運營費用高，薄膜壽命短。重要用于回收附加值高物質(zhì)，如金等。

3.4

化學(xué)絮凝法凈化電鍍廢鉻液回收鉻用KAL(SO4)2·12H2O和聚硅酸鋁納3:1（質(zhì)量比）配制無機(jī)絮凝劑；用Polyacry

Lamine

(PAM)作為高分子絮凝劑，以K2CO3-KHCO3作為緩沖劑，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值12～14。將無機(jī)絮凝劑和高分子絮凝劑以1000:1（質(zhì)量比）加入pH值為12～14緩沖液中，配制成復(fù)合絮凝劑，其絮凝劑總量為137.66g/L。

電鍍廢水凈化解決工藝流程如圖1-1所示。電鍍廢水經(jīng)前解決后導(dǎo)入反映池，加入還原劑亞硫酸氫鈉，將鉻（Ⅵ)還原為鉻（Ⅲ)，然后將其轉(zhuǎn)入沉淀池，加入沉淀劑氫氧化鈉，將鉻（Ⅲ)沉淀為由Cr（OH)3，由于Cr（OH)3以膠粒形式懸浮于上清液中，因而加入復(fù)合絮凝劑使其完全沉淀在底部，然后把上清液和污泥分離，將上清液排放，所得污泥作為配制拋光膏基本原料。

圖1-1廢鉻液解決工藝流程圖

4．鉻回收再運用

4.1

運用沉淀鉻泥制作機(jī)件拋光膏

運用復(fù)合絮凝劑，以聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵和陽離子聚丙烯酰胺為最佳絮凝劑，可將高濃度鉻經(jīng)絮凝沉淀轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3

，Cr(OH)3經(jīng)高溫分解可使其轉(zhuǎn)化為Cr2O3,將Cr2O3復(fù)配為拋光膏并用于機(jī)件拋光，其拋光效果較好。這種辦法可以對電鍍廢水中鉻進(jìn)行回收運用，防止其對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染，是一種消除鉻污染行之有效辦法。

4.2

運用含鉻廢液生產(chǎn)鉻黃

運用純堿作沉淀劑去除電鍍廢液中雜質(zhì)金屬離子，再向電鍍液加入碳酸鈉飽和液，調(diào)節(jié)pＨ至8.5～9.5。進(jìn)行過濾，濾液備用。在堿性條件下將濾渣中三價鉻離子用雙氧水氧化為六價鉻離子，再通過濾，濾液與上述濾液混合。將濾液與硝酸鉛溶液和助劑，在50～60℃反映1h，然后通過濾、水洗,洗去氯根、硫酸根以及其他某些可溶性雜質(zhì)，再經(jīng)干燥粉碎即得成品鉛鉻黃。運用電鍍廢液生產(chǎn)鉛鉻黃，不但解決了污染問題，并且使電鍍廢液中鉻得到了回收再運用。據(jù)估算，按年解決電鍍廢液200T，年平均回收18T紅礬鈉，可實現(xiàn)年創(chuàng)收4萬余元，效益可觀。4.3

運用鉻污泥生產(chǎn)紅礬鈉

在高溫堿性條件介質(zhì)Na2CrO4中三價鉻可被空氣氧化為Na2Cr2O7,同步污泥中所含鐵、鋅等轉(zhuǎn)化為相應(yīng)可溶鹽NaFeO2、Na2ZnO2。用水浸取堿熔體時,大某些鐵分解為Fe(OH)3沉淀而除去。將濾液酸化至Ph

<

4,

Na2CrO4即轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2Cr2O7,運用Na2SO4與Na2Cr2O7溶解度差別,分別結(jié)晶析出。采用高溫堿性氧化鉻污泥制紅礬鈉條件是n(Na2CO3)

:

n(Cr2O3)=3

:

1,溫度780℃,時間2.5h,鉻轉(zhuǎn)化率在85%以上。4.4

生產(chǎn)液體鉻鞣劑及皮革鞣劑堿式硫酸鉻

含鉻廢液先用氫氧化鈉去除金屬離子雜質(zhì),控制pH=5.5～6.0然后過濾，濾液待用，污泥用鐵氧體無害化解決。然后，在濾液中投加還原劑葡萄糖，使Na2Cr2O7還原為Cr(OH)SO4,在100℃條件下，進(jìn)一步聚合,當(dāng)堿度為40%時，分子式為4

Cr(OH)3

.3Cr2SO4，即為鉻鞣劑。某皮革廠就是運用電鍍含鉻廢水生產(chǎn)液體鉻鞣劑。按每天生產(chǎn)5T液體鉻鞣劑，每天可得利潤為6000余元。可見運用含鉻廢液生產(chǎn)鉻鞣劑經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯。此外，可將含鉻污泥碳粉混合，在高溫下煅燒，從而可制得金屬鉻。由于含鉻污泥是電鍍車間污泥重要品種，依照電鍍解決辦法不同，污泥回收運用也不同。電解法污泥：

(1)做中溫變換催化劑原料

(2)做鐵鉻紅顏料原料。

化學(xué)法污泥：

(1)回收氫氧化鉻

(2)回收三氧化二鉻拋光膏，鐵氧體污泥做磁性材料原料等等。

5.結(jié)束語

以上簡介含鉻廢水解決辦法及其資源化運用，有已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化，有尚處在實驗室基本研究階段。在實際使用過程中并不一定限定于上述解決辦法，也可將上述幾種解決辦法一起使用。從環(huán)保角度出發(fā)，人們將擯棄老式化學(xué)法，而選取微生物法、膜分離法等。微生物法將代表21世紀(jì)電鍍含鉻廢水解決辦法發(fā)展趨勢，可以預(yù)測在不久將來,微生物法會得到更為廣泛應(yīng)用。此外，在含鉻廢水再運用方面，出了上訴再運用運用外，咱們研究要朝著可以對電鍍廢水中鉻進(jìn)行回收運用，防止其對