化学沉淀法去除电镀废水中铬的实验研究

文章采用化学沉淀的方法处理含铬电镀废水,以FeSO4还原电镀废水中的Cr6+,转化为危害较小的Cr3+,并通过调pH使之形成Cr(OH)3沉淀。反应过程中涉及的影响因素有还原剂投加量、Cr6+被还原时的pH值、转化为Cr3+时的pH值、电镀废水中Cr的初始浓度等。通过实验研究获得了上述影响因素的最佳参数值。最后实验效果表明:化学沉淀法能够快速、有效地去除电镀废水中的铬,总铬去除率在90%左右。     

电镀废水的铬污染特征及调控

以广东省潮州市彩塘不锈钢电镀区的水体为例,研究了电镀废水、底泥的Cr分布特征和基本特性,并针对废水基本特性,采用FeSO4进行调控,探讨如何将Cr6+转化Cr3+以及除去废水中Cr的途径。电镀废水中的总Cr和Cr6+分别为57.3mg/L、42.4mg/L,远远超过了电镀废水排放标准37、83倍,导致河流水体Cr6+超过环境质量标准。电镀废水具有低pH值和高电导率。电镀区底泥Cr大大超过背景值,底泥中的Cr残渣态含量最高,其次是氧化态、还原态,可溶态和碳酸盐态含量低,说明了底泥存在潜在危害性。FeSO4能有效地将Cr6+还原为Cr3+,Fe2+/Cr6+摩尔比为4具有很好转化效率,还原充分后将pH值调至9,对Cr3+具有最好的沉淀效果,通过该途径有效除去废水的Cr。     

回收电镀废液制取鞣革剂方法的研究

在高浓度的含铬、铜电镀废液中加入亚硫酸钠还原Cr6+为Cr3 +;再加入硫化钠去除铜 ;然后加入氢氧化钠调节pH值使Cr3 +生成氢氧化铬沉淀 ;最后加入一定量硫酸溶解氢氧化铬制成鞣革剂———碱式硫酸铬 ,且出水水质达到国家工业废水排放标准     

实验室重金属废水处理研究

根据实验室废水中Hg2+和Cr3污染特点,以硫酸亚铁、硫化钠作为还原剂,将废水中的Cr6+还原为Cr3+,Hg2+和Cr3+以沉淀的形式混凝去除。分别考察pH值、反应时间及还原剂投加量对两种重金属去除率的影响,结果表明过低的反应时间不利于Cr6+和Hg2+的去除,pH2.0时,Cr6+和Hg2+的还原效率较高,FeSO4和Na2S加量分别在1 000 mg/L和667 mg/L时,Cr6+和Hg2+具有较高的去除效率。利用正交实验对污染物去除条件进行优化,结果表明,两种无机还原剂投加比例对铬、汞两种重金属离子的去除率影响大,pH值次之,反应时间对去除率的影响最小,在pH为2.0、FeSO4和Na2S加量分别在1 000 mg/L和667 mg/L,反应时间为30 min时,废水中Hg2+和Cr6+的去除率最高,分别达到98.23%、95.97%,处理后废水达到国家污水排放标准。     

Cr（Ⅵ） reduction inFe（Ⅲ）-citrate system under ultraviolet radiation

研究了在紫外光照射下,Fe（Ⅲ）-柠檬酸盐溶液对Cr（Ⅵ）的光还原反应.同时,考察了溶液pH值、Fe（Ⅲ）浓度、柠檬酸盐浓度、Cr（Ⅵ）初始浓度对光还原效率的影响,并分析了光还原反应的动力学.研究结果表明,Fe（Ⅲ）-柠檬酸盐体系能光还原Cr（Ⅵ）,在pH为2.0～6.0的范围内,Cr（Ⅵ）的还原率随着溶液初始pH值的降低而增大.当pH值为2.0、Fe（Ⅲ）浓度为10μmol·L-1、柠檬酸盐浓度为250μmol·L-1及Cr（Ⅵ）初始浓度为19.2μmol·L-1时,光照反应8min后Cr（Ⅵ）的最大还原率达到100%,但当pH值增加到6.0时,Cr（Ⅵ）的最大还原率下降到19%;当Cr（Ⅵ）的初始浓度在9.6～96.0μmol·L-1的范围内时,Cr（Ⅵ）光还原反应的初始速率随着Fe（Ⅲ）、柠檬酸盐（cit3）、Cr（Ⅵ）初始-浓度的增加而增加.表观动力学方程为：-dCCr（Ⅵ）/dt=0.1019[Cr（Ⅵ）]0.[Fe（Ⅲ）]0.[cit3]0..536-25     

Cr(Ⅵ)在Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系中紫外光还原研究

研究了在紫外光照射下,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐溶液对Cr(Ⅵ)的光还原反应.同时,考察了溶液pH值、Fe(Ⅲ)浓度、柠檬酸盐浓度、Cr(Ⅵ)初始浓度对光还原效率的影响,并分析了光还原反应的动力学.研究结果表明,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系能光还原Cr(Ⅵ),在pH为2.0～6.0的范围内,Cr(Ⅵ)的还原率随着溶液初始pH值的降低而增大.当pH值为2.0、Fe(Ⅲ)浓度为10μmol·L-1、柠檬酸盐浓度为250μmol·L-1及Cr(Ⅵ)初始浓度为19.2μmol·L-1时,光照反应8min后Cr(Ⅵ)的最大还原率达到100%,但当pH值增加到6.0时,Cr(Ⅵ)的最大还原率下降到19%;当Cr(Ⅵ)的初始浓度在9.6～96.0μmol·L-1的范围内时,Cr(Ⅵ)光还原反应的初始速率随着Fe(Ⅲ)、柠檬酸盐(cit3)、Cr(Ⅵ)初始-浓度的增加而增加.表观动力学方程为:-dCCr(Ⅵ)/dt=0.1019[Cr(Ⅵ)]0.[Fe(Ⅲ)]0.[cit3]0..536-25     

AOD不锈钢渣中铬的酸性淋溶特性

基于AOD渣中铬的短期淋溶特性,采用静态淋溶实验方法研究了酸性淋溶液的初始pH值和固液比对AOD渣中铬淋溶特性的影响规律。实验结果表明,初始pH值为3.0和2.0时淋溶液的pH、E和DO的变化规律与中性淋溶液相似,AOD渣中铬的淋溶均呈现快速淋溶和慢速淋溶两个阶段,其中淋溶液初始pH值降至2.0时更为显著的增加了AOD渣中铬淋溶毒性;当固液比由10∶100提高1.5倍、2倍和4倍时,初始pH值为3.0的淋溶液中铬的淋溶浓度没有成比例倍增,初始pH值为2.0时,96 h内AOD渣中铬淋溶浓度分别增加了47.3%、56.7%和75.6%。由此可见,降低酸性淋溶液的初始pH值、延长淋溶时间和增加固液比都使得淋溶液中Cr3+浓度增加,考虑到淋溶液中Cr3+的沉淀反应,采用中性淋溶液毒性测试标准可能会过低评价AOD渣中铬的淋溶毒性。     

应用纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水

研究了实验室自制的纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水的影响因素、吸附动力学,并结合体系中Fe2+浓度、氧化还原电位、Zeta电位和理论计算得到的pe-pH图对纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的机制进行了探讨.实验结果表明,纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除率随着初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比的升高而降低.当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.025、0.050、0.075和0.100时,相应地Cr(Ⅵ)的去除率分别为100.0%、85.6%、72.7%和39.6%.酸性条件更有利于纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除,当初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.100,溶液的pH为3.0、5.0、7.0、9.0和11.0时,体系中Cr(Ⅵ)的去除率分别为73.4%、57.6%、39.6%、44.1%和41.2%.纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的过程符合拟二级动力学方程.当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.025时,吸附速率常数(k)最大,为9.76×10-3g.(mg.m in)-1.Cr2O27-吸附到纳米零价铁表面后被迅速地还原为Cr3+,生成的Cr3+与纳米零价铁表面的FeOOH结合生成Cr-Fe膜.而Cr-Fe膜将阻断电子在纳米零价铁与Cr2O27-之间的传输,Cr(Ⅵ)得不到还原,从而纳米零价铁对Cr2O27-的去除以吸附为主.     

AOD渣中铬的连续淋溶特性及其动力学模型的构建

为评价AOD(氩氧脱碳炉)渣的淋溶毒性,采用连续20 d的静态淋溶试验,研究了中性和酸性淋溶液对AOD炉渣中Cr(铬)淋溶特性的影响,以累积溶出率构建了Cr淋溶动力学模型. 结果表明:在连续淋溶过程中,淋溶液pH(9.6~11.5)始终保持碱性,DO(溶解氧)基本处于饱和状态,淋溶液还原性呈降低趋势;随着淋溶时间的延长,淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率呈增加趋势,不同初始淋溶液pH(2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0)下,连续淋溶20 d时Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率分别是淋溶2 d时的10.1~22.2、7.5~15.6、6.3~17.1倍;与中性和弱酸性淋溶液相比,连续淋溶20 d,酸性较强的淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率分别为其3.1~6.6、1.6~3.2和1.8~2.1倍;与短期静态淋溶相比,连续淋溶增加了淋溶液总量,尽管ρ(Cr)变化较小,但TCr累积溶出率显著增加;双常数速率、抛物线和指数模型均可拟合淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率,其中,抛物线模型的相关系数均在0.99以上,是最佳模型. AOD渣中Cr的连续淋溶动力学模型的构建可为不锈钢渣中Cr的淋溶毒性及其生态风险评价奠定试验和理论基础.      

零价铁PRB修复硝酸盐和铬复合污染地下水

通过连续流动试验研究了Fe0(零价铁)-PRB(渗透反应格栅)修复受NO₃--N、Cr(Ⅵ)以及NO₃--N和Cr(Ⅵ)复合污染模拟地下水的反应特性,分析了Fe0对NO₃--N和Cr(Ⅵ)的氧化还原产物,并且对NO₃--N和Cr(Ⅵ)的相互影响进行了研究. 采用粒径为0.15～0.42 mm的Fe0和粒径为0.15 mm的活性炭作为PRB反应介质,二者的质量比为1∶1. 结果表明,Fe0单独与NO₃--N反应情况下,当进水中ρ(NO₃--N)为20 mg/L时,去除率达95%,NO₂-为还原过渡状态,NH₄+是主要产物,出水pH从原水的7.1升至9.0左右,出水中ρ(TFe)<0.60 mg/L. Fe0处理Cr(Ⅵ)情况下,对Cr(Ⅵ)有较高的去除效果,进水中ρ〔Cr(Ⅵ)〕为10 mg/L时,去除率达96%,反应产物Fe3+和Cr(Ⅲ)可以形成沉淀附着在反应介质上,不会迁移到“下游”水体中,出水pH从原水的7.0升至8.0左右,出水中ρ(TFe)<0.30 mg/L. Fe0去除NO₃--N和Cr(Ⅵ)复合污染时,共存的NO₃--N对Cr(Ⅵ)的去除效果没有影响,Cr(Ⅵ)的存在降低了NO₃--N的去除效果.      

改性氢氧化镁制备及其去除地下水中Cr3+性能研究

氢氧化镁作为一种可缓慢释放OH-的碱,能使多数重金属离子转换为沉淀,而且不会引起太大的pH变化.但氢氧化镁难溶于水,在含水层中的迁移能力很差.若要用于地下水重金属污染修复,需要对氢氧化镁进行改性.因此,本文利用表面活性剂对氢氧化镁粉末进行改性,合成了氢氧化镁胶体,并对改性氢氧化镁的稳定性、粒度及其对Cr3+的稳定化效果进行了分析.结果表明,复配表面活性剂改性的氢氧化镁悬浮液稳定性好,粒径小,0.6~8.4μm的颗粒占82.41%.利用改性氢氧化镁对Cr3+污染地下水进行处理,其对Cr3+的去除机理主要为沉淀反应,氢氧化镁和Cr3+反应的质量比约为1.333∶1,氢氧化镁和初始Cr3+浓度对Cr3+的去除效果都有较大的影响.     

生物制备β-FeOOH光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的研究

Cr(Ⅵ)不同于Cr(Ⅲ),它具有明显的毒性、致癌性、致突变性,且在水体和土壤中迁移性强,因此,将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)继而以Cr(OH)3沉淀形式去除,是治理Cr(Ⅵ)污染的重要措施之一.本文研究了生物制备β-Fe OOH光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的效率及影响因素.结果表明:在生物合成的β-Fe OOH存在条件下,光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的效率大幅提高,是没有β-Fe OOH对照处理的4.35倍.β-Fe OOH存在下光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)受p H、β-Fe OOH浓度和酒石酸浓度的影响.在p H 2.0~5.0实验范围内,p H越低,还原率越高.当p H=5.0时,Cr(Ⅵ)还原率只有45%,p H=2.0时,Cr(Ⅵ)还原率可达到90%.β-Fe OOH浓度为0.6 g·L-1时,Cr(Ⅵ)还原率达到最高.酒石酸浓度的增加有利于Cr(Ⅵ)的光催化还原.在β-Fe OOH浓度为0.6 g·L-1,酒石酸浓度为200μmol·L-1,溶液p H=2.0的最佳条件下,溶液中Cr(Ⅵ)可在80min内100%光催化还原成Cr(Ⅲ).本研究为生物制备β-Fe OOH的应用和Cr(Ⅵ)污染治理提供了新的选择.     

聚合物强化超滤技术分离Hg2+和Cd2+的研究

以聚丙烯酸钠为络合剂,研究Hg2+和Cd2+混合溶液的络合超滤分离行为.考察了pH值、负载比(LR)及外加盐浓度对混合体系分离的影响.结果表明,当pH值从5增大到7.5时,2种离子分离系数(S)逐渐下降,最适pH值为5;当LR从0.01增大到2时,S逐渐升高到最大值,此后迅速降低,LR=1.5时S达到最大值;Na2SO4的加入影响S值.控制混合溶液pH=5及LR=1.5,当体积浓缩因子为15时,截留液汞浓度(Cr, Hg)从30mg/L线性递增至444.9mg/L,截留液镉浓度(Cr, Cd)仅从30mg/L升高至35.4mg/L,S值约为227.浓缩液随着洗涤水体积增大,Cr, Hg基本不变,而Cr, Cd下降至5.24mg/L.收集各渗透液,调整至pH=6及LR=0.033予以浓缩,浓缩13倍时,Cr, Cd从27.37mg/L升高到354.7mg/L.     

AOD渣中铬的短期淋溶特性

在固体废弃物淋溶毒性测试标准的基础上,采用静态实验方法研究淋溶时间、固液比、溶解氧和溶液初始pH值对AOD渣中Cr的短期淋溶的影响。实验结果表明,AOD渣使淋溶液pH快速升高、E和DO快速降低;Cr淋溶呈现快淋溶和慢淋溶2个阶段,24 h内Cr淋溶基本达到平衡;尽管固液比对AOD渣淋溶液中Cr3+浓度的影响较小,但考虑到Cr3+与OH-间的平衡反应,直接采用固体废弃物淋溶毒性测试标准会低估Cr的淋溶量,从而过低评价Cr的淋溶毒性;短期淋溶过程中,溶解氧对Cr淋溶的影响相对较小;与中性淋溶液相比,碱性淋溶液对AOD渣中Cr的淋溶影响较小。而在酸性条件下,延长淋溶时间、降低溶液初始pH值将显著增加淋溶液中Cr3+的浓度。因此,采用中性淋溶液评价AOD中Cr淋溶毒性将显著低估Cr的淋溶毒性。     

Al3+对酒石酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用

为进一步了解土壤环境中有机物有效快速还原Cr(Ⅵ)的作用机理,通过批式试验研究了不同温度和pH条件下土壤中普遍存在的Al3 对酒石酸还原Cr(Ⅵ)反应速率的影响.结果表明,Al3 对酒石酸还原Cr(Ⅵ)有催化作用,且pH越低,Al3 的催化作用越明显;然而,当pH达4.5时,其催化作用几乎完全消失.前期试验结果指出,Al3 对只含有1个α-OH有机酸(如柠檬酸和乳酸)和只具有2个羧基的有机酸(如草酸和琥珀酸)还原Cr(Ⅵ)没有任何影响.因此,可得出Al3 的催化效应跟酒石酸分子中的2个α-OH与Al3 发生作用有关.在Al3 作用下,过量酒石酸对Cr(Ⅵ)还原反应符合零级反应动力学规律.     

不同还原剂处理实验室Cr(Ⅵ)废水研究

采用焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、氯化亚铁及硫酸亚铁五种常见的还原剂对实验室产生的六价铬废水进行还原处理,研究不同还原剂在不同pH值条件下对六价铬废水的去除效果,从经济性、去除率等不同方面对不同还原剂处理六价铬废水的优劣进行综合分析。结果表明:焦亚硫酸钠在pH=2.5的条件下对六价铬去除率达到99.84%;亚硫酸钠和硫代硫酸钠在pH=2.0的条件下对六价铬的去除率分别达到99.06%和99.28%;硫酸亚铁和氯化亚铁在反应溶液pH为2~3的条件下去除效果相差不大,两者的去除率都接近100%。处理相同浓度的六价铬废水,不同还原剂处理成本不同,焦亚硫酸钠处理每吨浓度为100 mg/L的六价铬废水所需要的试剂费用为2.86元,亚硫酸钠、硫代硫酸钠、氯化亚铁及硫酸亚铁四种还原剂处理相同废水所需要的试剂费用分别为3.575,7.08,14.28,6.72元。综合处理率和经济性两方面因素考虑,焦亚硫酸钠为五种还原剂中最佳还原剂。     

不同pH对Cr(Ⅵ)在紫色土中的吸附影响

通过紫色土对Cr(Ⅵ)在不同酸度的静态吸附实验,用Langmuir吸附模型进行拟合得到土壤对Cr(Ⅵ)的吸附曲线和曲线方程,得到酸度影响紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附的规律。结果显示:在pH为3.0、5.0和7.0的溶液中,紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附随pH降低而降低;不同亚类紫色土吸附能力为石灰性紫色土中紫色土酸性紫色土。石灰性紫色土胶体核的碳酸钙含较高,加强了土壤中碳酸盐、氧化物对铬的吸附和固定作用;不同pH环境紫色土对Cr(Ⅵ)吸附的不同,一方面是pH影响了土壤的电势,部分Cr(Ⅵ)转变为Cr(Ⅲ)而沉淀;另一方面是pH影响了土壤中的H+浓度,使胶体团的电位平衡发生破坏,土壤中活性铝和铁溶蚀作用使H+和Cr(Ⅵ)竞争吸附加强,降低对Cr(Ⅵ)的吸附。     

铁屑-微生物协同还原去除水体中Cr(Ⅵ)研究

考察了铁屑和微生物对受污染水体中Cr(Ⅵ)的还原去除能力以及Cr(Ⅵ)去除效率的影响因素,分析了反应后铁屑表面的组成以及Cr(Ⅵ)还原产物的形态特征.结果表明,铁屑-微生物协同处理对水体Cr(Ⅵ)的去除具有促进作用,在18 h内Cr(Ⅵ)去除率就可达到100%.在25～42℃范围内,温度升高有利于Cr(Ⅵ)的去除;Cr(Ⅵ)还原去除的最适宜初始pH为5.8.Cr(Ⅵ)去除效率随着铁屑投加量和微生物接种量的增大而增大,随着Cr(Ⅵ)初始浓度的增大而减小.Mn2+、Zn2+、Co2+、Cu2+和Ni2+离子对Cr(Ⅵ)的还原去除都有一定的抑制作用,其中Mn2+的影响最小,Ni2+的抑制作用最为明显.XPS分析结果显示,铁屑表面吸附和沉积了Cr元素,且有Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种价态;Cr2p3/2轨道处的出峰由Cr(Ⅲ)在(576.8±0.1)eV处的峰和Cr(Ⅵ)在(578.1±0.1)eV处的峰叠加而成,还原产物Cr(Ⅲ)极有可能以Cr(OH)3以及铁铬氧化水合物[FexCr1-x(OH)3]形式存在.     

以牺牲阳极强化的电化学联用方法修复铬污染土壤

为解决重金属污染土在电动法修复过程中存在的聚焦效应问题,提出了牺牲铁阳极的电化学联用修复技术。在传统电动修复方法基础上增加电解液净化循环装置,优化Cr（Ⅵ）还原及沉淀所需技术参数,并与传统电动修复技术进行对比,探讨其修复效果及适用性。结果表明:迁出的Cr（Ⅵ）可在Fe2+作用下被还原为Cr（Ⅲ）并沉淀,pH、电压梯度、电流密度、电极面积均会影响其反应速率,电极距离对反应速率无直接影响,主要影响电解功率。Cr（Ⅵ）还原-沉淀反应的最佳技术参数为:pH值5~6.5,电压梯度0.8 V/cm,电流密度>6.67 mA/cm2,电极面积90 cm2,电极距离15 cm;较传统电动修复技术,以牺牲阳极强化铬污染土的电化学联用修复技术中,土壤室不同点位的去除率波动范围在10%,最高点位的去除率提高近24%,达93.4%。靠近阳极附近土体中Cr（Ⅵ）去除率从0.24%提高到80.38%。以牺牲阳极强化污染土的电化学联用修复方法不仅有效解决了重金属迁移的聚焦问题,而且有助于促进土中重金属污染物的整体性迁出。     

铬(Ⅵ)污染土壤生物还原解毒剂施用研究

为了探究Cr6+污染土壤生物还原解毒剂应用的可行性,利用不同浓度的Cr6+污染土壤开展生物还原解毒剂施用研究实验。结果表明:重度铬污染土壤施用生物还原解毒剂240d后,土壤浸出液中Cr6+浓度低于危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别标准所规定的限值;轻度铬污染土壤施用生物还原解毒剂60d后,土壤浸出液中Cr6+的浓度符合中华人民共和国地表水环境质量标准V级标准,说明用微生物法处理Cr6+污染土壤是切实可行的。