（地质工程专业论文）fes处理电镀重金属废水的研究.pdf

论文题目： 专业： 硕士生： 指导教师： f e s 处理电镀重金属废水的研究 地质工程 常青 王铮 摘要 ( 签名) 叠釜 ( 签名) 兰绉：确枷灶 电镀是当今全球三大污染工业之一，我国电镀行业每年排放出的废水达4 0 亿立方 米。电镀废水中含有的重金属离子如铬、镉、镍、铜、锌等，直接排放将恶化生态系统， 给人类的健康和生产生活造成极大的负面影响。现有的处理电镀重金属废水方法多为化 学沉淀法、离子交换法、蒸发回收电解法、反渗透法等。近代人们在开发利用天然磁黄 铁矿时，发现该矿物在重金属废水处理方面有一定的功效，起主要作用的是f e s 。该矿 物来源广泛、价格低廉，有很好的利用前景。本文采用f e s 处理含多种重金属的电镀废 水，目的是为天然磁黄铁矿处理电镀重金属废水的工业应用提供参考。本课题采用人工 配水，进行试验室去除试验，选用火焰原子吸收分光光度法进行测试，研究了电镀废水 中含单个金属离子c r 6 + 、z n 2 + 、n i 2 + 和含c r 6 + 、z n 2 + 、n i “、c d 2 + 、c u 2 + 、p b 2 + 多个混合 离子的去除效果及影响因素，并对去除机理进行了探讨。研究结果表明，无论是去除单 个离子，还是去除多个混合离子，均取得较好的效果，在所采用的试验条件下，单个离 子的废水，各离子去除率均达1 0 0 ：多个离子废水，c r ( v i ) 的平均去除率可达l o o ， c d 2 + 的平均去除率可达9 7 7 0 ，c u 2 + 的平均去除率可达9 9 3 3 ，z n 2 + 的平均去除率可 达9 6 9 5 ，n i ”的平均去除率可达9 3 3 4 ，p b 2 + 的平均去除率可达9 7 6 5 。影响去除 效果的主要因素有反应时间、振荡速率、f e s 投加量和粒径、废水浓度和p h 值。 本文通过对沉渣进行光谱分析和扫描电镜分析，并结合前人研究成果，认为f e s 处 理电镀重金属废水主要机理为：氧化还原反应、化学沉淀反应、吸附共沉淀、混凝、絮 凝。但是起主要作用的是生成难溶金属硫化物的化学沉淀反应。 关键词：电镀废水；重金属；f e s 研究类型：应用研究 s u b j e c t ：r e s e a r c ho nt h ed i s p o s a lo fh e a v ym e t a lw a s t ew a t e ri n e l e c t r o p l a t i n gb yf e s s p e c i a l t y：g e o l o g i ce n g i n e e r i n g n a m e ：c h a n gq i n g i n s t r u c t o r ：w a n gz h e n g a b s t r a c t ( s i g n a t u r e ) ( s i g n a t u r e ) e l e c t r o p l a t i n gi so n eo ft h em o s ts e r i o u st h r e ep o l l u t i n gi n d u s t r yi nt h ew o r l d ，e v e r yy e a r t h ew a s t e w a t e r o f t h ep l a t i n gi n d u s t r yi no u rc o u n t r yw h i c hr e l e a s e di n t on a t u r eh a v er e a c h e d a sm u c ha s4 ，0 0 0 ，0 0 0 ，0 0 0 m 3 t h ee l e c t r o p l a t i n gw a s t ew a t e rc o n t a i n sm a n y h e a v ym e t a l ss u c h a sc h r o m i u m ，c a d m i u m ，n i c k e l ，c u p r n a a ，z i n c s ot h ed i r e c te m i s s i o no fi tw i l ll e a dt op r o d u c e g r e a tn e g a t i v ee f f e c tf o re c o s y s t e m ，h u m a nh e a l t h ，i n d u s t r yp r o d u c t i o na n dl i v i n g a tp r e s e n t ， t h ee l e c t r o p l a t i n gw a s t ew a t e r d i s p o s a lm e t h o d sm a i n l yh a v ec h e m i c a lr e a g e n t ss e d i m e n t a t i o n m e t h o d ，i o ne x c h a n g em e t h o d ，e v a p o r a t i o nr e c o v e r ye l e c t r o l y s i sm e t h o d ，r e v e r s eo s m o s i sa n d s oo n r e c e n t l y ，e x p e a sf i n dt h a tt h en a t u r ep y r i t ec a nd i s p o s eh e a v ym e t a l sw a s t ew a t e r ，f e s h a v et h ep r i m a r ye f f e c t i ts p r e a d sw i d e l ya n dh a v el o wp r i c e t h ed i s s e r t a t i o nu s e st h ef e st o d i s p o s et h ee l e c t r o p l a t i n gh e a v ym e t a l sw a s t ew a t e rt op r o v i d er e f e r e n c e sf o ru s i n gn a t u r e p y r i t et od i s p o s eh e a v ym e t a l sw a s t ew a t e ri ne l e c t r o p l a t i n g t h et a s ka d a p t ss y n t h e t i cm i x w a t e ra n dd ol a be x p e r i m e n t ，c h o o s i n gf l a m ea t o m l ea b s p o r p t i o ns p e c t r o m e t r i cm e t h o dt o t e s t t h ed i s s e r t a t i o ns t u d yt h ed i s p o s i n gr a t ea n de f f e c t i v ef a c t o r so f t h ee l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e rw h i c hc o n t a i n sc r 6 + 、z n 2 + 、n i 2 - a n dt h em i x e de l e c t r o ) l a t i n gw a s t ew a t e rw h i c hc o n t a i n s c r 6 + 、c d 、c j + 、z b 2 + 、n i 2 + a n dp b “t h ed i s p o s i n gm e c h a n i s mi sr e s e a r c h e d t h er e s e a r c h r e s u l t si n d i c a t et h a tb o t ht h es i n g l ei o nw a s t ew a t e ra n dm i x e di o nw a s t ew a t e r ，h a v eag o o d d i s p o s i n ge f f e e t i o n u n d e rt h ea d a p t e de x p e r i m e n tc o n d i t i o n s ，f o rt h es i n g l ei o nw a s t ew a t e r , a l l i o n sd i s p o s i n gr a t i o nr a t i o ni s u p t o1 0 0 f o rt h em i x e di o nw a s t ew a t e r ，t h ea v e r a g e d i s p o s i n gr a t i o n ：c r 6 + ：1 0 0 、c d 2 + ：9 7 7 0 、c u 2 + ：9 9 3 3 、z n 2 + ：9 6 9 5 、n i 2 + ：9 3 3 4 、 p b ”：9 7 6 5 t h em a i nf a c t o r si n f l u e n c i n gt h ed i s p o s i n ge f f e c t i o nh a v ev i b r a t i o nt i m e 、 v i b r a t i o nv e l o c i t y 、f c sd i s p e n s i n gd o s ea n df e sp a r t i c l e s ，t h ew a s t ew a t e r sc o n c e m t r a t i o n a n dp h t h r o u g ht h ed e p o s i t i o ns p e c t r a la n a l y s i s 、a b s o r p t i o nc o - p r e c i p i t a t i o n 、f l o c c u l a t i o na n d c o a g u l a t i o n ，b u tt h em a i ne f f e c ti sc h e m i cp r e c i p i t a t i o nr e a c t i o n k e yw o r d s ：e l e c t r o p l a t i n gw a s t e w a t e rh e a v ym e t a l f e s t h e s i s ：a p p l i c a t i o nr e s e a r c h 压要料技丈季 学位论文独创性说明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学 或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：苕音 日期：。一i 咔膨 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间 论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课 题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者虢帚毒指导刻币签名：曼句帕功悠 2 0 。6 年年月f 3 日 1 绪论 1 绪论 水作为地球自然地理环境的基本要素，以及一切生命新陈代谢的物质，生产活动不 可缺少的介质和液体，是地球上一切生物赖以生存和发展的重要物质。但近年来电镀行 业重金属废水的不合理排放造成了严重的环境污染和资源浪费，并对人类健康及生产、 生活活动构成威胁。 据统计，全球每年释放到环境中的有毒重金属高达数百万吨，其中砷1 2 5 万t ，锡 3 9 万t ，铜1 4 7 万t ，汞1 2 万t ，铅3 4 6 万t 造成了严重的环境污染和资源浪费。水环 境的恶化给生态系统造成了极大的负面影响【2 】，这些重金属通过食物链而生物富集，严重 威胁生物和人体健康以及正常的生产生活。 1 1 选题背景 1 1 1 电镀废水的主要来源和性质 电镀是利用化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新的性能的 一种工艺过程。为保证电镀产品的质量，使金属镀层具有平整光滑的良好外观并与基体 牢固结合，必须在电镀前把镀件( 基体) 表面上的污物( 油、锈、氧化皮等) 彻底清理 干净，并在电镀后把镀件表面的附着液清洗干净。因此，电镀生产过程中必然排出大量 废水。电镀废水的一般来源为：镀件清洗水；废电镀液；其他废水，包括冲刷车间地面、 刷洗极板以及通风设备冷凝水，以及由于渡槽渗漏或操作管理不当造成的跑、冒、滴、 漏的各种槽液和排水；设备冷却水。冷却水在使用过程中除温度升高以外，一般未受到 重金属污染。电镀废水一般按废水所含的主要污染物分为含氰废水，含铬废水等；不同 的镀种和不同污染物的废水混合在一起的时候，统称混合电镀废水。 电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理与用水方式等 因素有关。电镀废水中主要污染物为各种金属离子，常见的如镍、铜、铬、锌、镉、银、 金、锡、铅等。其次是酸类和碱类物质，如硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化钠、碳酸钠等； 电镀废水按所含主要污染物可分为含氰废水、含铬废水等；有些电镀还使用了颜料等其 它物质，这些物质大部分是有机物质。另外，在镀件基材预处理过程中漂洗下来的油脂 油污，氧化铁皮，尘土等杂质也都被带入电镀废水中，使电镀废水成分复杂。其所造成 的污染大致为：化学毒物的污染，有机需氧物质的污染，无机固体悬浮物的以及酸，碱， 热等污染和有色，泡沫，油类等污染，但主要是重金属离子、酸、碱和部分有机污染物。 电镀废水的水质复杂，成分不易控制其中含有的铬、铜、镍、镉、锌、金、银等重金 属离子和氰化物等毒性较大，有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极 西安科技大学硕士学位论文 大 3 】。 1 1 2 电镀废水中主要重金属离子的危害 铬，是哺乳动物生命必需的微量元素，生物体内缺少铬，会影响正常的生长发育，但 是生物体内积累过量又会引起毒害作用，直接或间接地给人类健康带来危害。铬的污染 就会构成对健康的威胁。铬在水中可以以三价铬或六价铬的形式存在，一般认为六价铬 更易为人体吸收，并在体内积累，毒性更强。六价铬对皮肤有刺激和过敏作用，易引起 皮炎。对呼吸系统也有损害，主要表现是鼻中隔膜穿孔、咽喉炎和肺炎。六价铬经消化 道侵入，会造成味觉和嗅觉减退以至消失，同时，铬化物有致癌作用。 镉，是一种毒性仅次于汞的积累富集型毒物，镉通过饮水及食物进入人体后，形成 镉硫蛋白进入血液，并积累于胃、肾、肝、胰腺中，成人最大积蓄量为2 0 一3 0 毫克， 积蓄量超过一定限度就会中毒，镉与蛋白质分子相结合，使许多酶系统受到抑制，影响 肝、肾的正常功能，还可使骨骼的正常生长代谢受到阻碍，造成骨骼疏松、萎缩、变形， 也会致人于死地。镉在人体内可留存3 - 9 年。日本发生的“疼痛病”就是长期食用镉污 染的粮食造成。镉中毒的潜伏期很长，短则1 0 年，长则3 0 年，发病后很难治疗。镉化 合物的毒性与镉的存在形式有关，毒性较大的是氧化物，而硫酸镉、硝酸镉、硫化镉毒 性较低。国际卫生组织确定的饮用水标准中含镉浓度不超过o 0 1 m g l 。 铅，是作用于人体全身各系统和器官的累积性毒物，主要累积于神经、造血、消化、 心血管等系统和肾脏。经饮水、食物进入消化道的铅，有5 到1 0 被人体吸收，其主 要损害是破坏骨髓造血系统和神经系统，因为，铅能干扰血红素的合成作用，并抑制酶 的活动而导致咯血，因此铅中毒的一个主要症状是贫血，另一个主要症状是末梢神经炎， 出现运动和感觉障碍，铅污染不仅影响人体健康，而且影响儿童智力的发育。天然水体 中含铅量一般为o 0 0 5 0 0 l m g l ，我国生活用水中含铅量不得超过0 1 m g 1 。电镀行业 中镀铅工艺不多，般电镀废水中，铅，来自阳极以及各种金属中溶解出来的铅杂质离 子，在刷洗铅阳极时，废水中的铅浓度较高。 镍，进入人体后主要存在于脊髓，脑，五脏中，以肺为主。如果误服大量的镍盐时， 可以产生急性胃肠道的刺激现象，发生呕吐、腹泻。其毒性主要表现在抑制酶系统，如 酸性磷酸酶。镍及镍类盐对电镀工人的危害，主要是镍皮炎。废水中的镍还可以在土 壤中富集。 铜，一般认为铜本身的毒性很小，在冶炼铜时发生的铜中毒，主要是由于与铜同时 存在的砷( a s ) 、铅( p b ) 等引起的。过量的铜对人体和动物，植物都有害。皮肤接触 铜化合物，可能发生皮炎和湿疹，在接触高浓度铜化合物的时候会发生皮肤坏死，水中 含铜量达到0 叭r f l - g l 时，对水体的自净有明显抑制作用，超过5 m g l 会产生异味，超 过1 5 m g l 就无法饮用。铜在电镀中使用量较多，镀液中主要以硫酸铜，焦磷酸铜，氰 l 绪论 化铜等形式为主，另外，铜阳极清洗也会将铜及其化合物带入废水中。 1 _ 2 电镀重金属废水的国内外治理现状及方法 目前国内外电镀废水中重金属离子的处理方法很多，可以分为两大类。 一类是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶的重金属化合物，经过沉淀或浮上 法从废水中除去，常用的方法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、氧 化还原法、离子交换法，离子浮选法、电解法、隔膜电解法等。这些方法可以根据水质 或水量单独或组合使用。 另一类方法是在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩和分离，具体方法有反渗 透法、电渗析法、膜分离法、蒸发浓缩法、吸附法、溶剂萃取法、离子交换等方法。 1 2 1 氢氧化物沉淀法 在含重金属的废水中加入碱性沉淀剂进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧 化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。在操作中需要 注意以下几点： ( 1 ) 中和沉淀后，废水中若p h 值高，需要中和处理后才可排放； ( 2 ) 废水中常有多种重金属共存，当废水中含有z n 、p b 、s n 、a l 等两性金属时，p h 值偏高，可能有再溶解倾向，处理操作时必须严格控制p h 值，实行分段沉淀法； ( 3 ) 废水中共存的阴离子，如卤素、氰根、腐殖质等，有可能与重金属形成络合物， 对中和法有较大影响，有时甚至不形成沉淀，因此在中和之前需经过预处理； ( 4 ) 有些沉淀颗粒细小，不易沉淀，则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。在实际操作中也 应该用晶种循环法使沉淀晶体变的结实粒大，便于沉降1 4 】。 常用的沉淀剂有石灰，石灰石，电石渣，碳酸氢钠，氢氧化钠等。其中以石灰石应 用最广，同时起到中和混凝作用，其价格比较便宜，来源广，处理效果好，几乎可以使 除汞以外的所有重金属离子共沉淀出去。但是它的中和能力弱，常用于去除铁，铝离子。 1 2 2 硫化物沉淀法 向废水中投加硫化剂，使金属离子和硫化剂反应生成难容的金属硫化物沉淀。硫化 剂可采用硫化钠，硫化钠氢等1 3j 。此法的优点是生成的金属硫化物的溶解度比金属氢氧 化物的溶解度小，处理效果比氢氧化物沉淀更好，而且沉渣量更少，含水率低，便于回 收有用金属。缺点是硫化剂价格高。 硫化物沉淀一般比较细小，易形成胶体，为便于分离应加入高分子絮凝剂协助沉淀 沉降；此外，如果控制不好，硫化剂过量时，处理水会产生硫化氢气体，造成二次污染或 者出水残余硫化物使c o d 增大【3 j 。 西安科技大学硕士学位论文 为防止二次污染问题，英国学者研究出改进的硫化物沉淀法，即在需处理的废水中有 选择性的加入硫化物离子和一种重金属离子，这种重金属离子与所加入的硫化物离子形 成一种硫化物，该硫化物的离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物的硫化物的平衡浓 度要高。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属离子的硫化物更易溶解，这样废 水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来。这样，操作中加入的重 金属离子对于过量的硫化物就好比一个清道夫，同时也防止了产生有害气体h 2 s 和硫化 物离子残留的问题。加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀除去的方 法，与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶 解度更低，而且反应的p h 值在7 - - 9 之间，处理后的废水一般不用中和。硫化物沉淀法 的缺点是【3 l 硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸会 生成硫化氢气体，产生二次污染。 硫化物沉淀法国外采用的较多，国内在除汞中己有应用，但总的来说不普遍。 1 2 _ 3 化学氧化还原法 重金属离子一般有几种价态，有些价态易于和沉淀剂生成沉淀，有些价态本身就是 沉淀态，为了获得这些价态，就需在废水中加入还原剂f 5 】1 6 1 。 在实际操作中，应当考虑选择适当的还原剂，生成物低毒或无毒沉淀，避免二次污 染；同时价格便宜，易于取得：反应所需的p h 不需太高或太低。 常用还原剂有：铁屑、铜届、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠等；常用氧化剂有 液氯、空气、臭氧等。近年来光催化氧化法【5 】被用来处理各种有机物废水和重金属废水。 目前，氧化还原法一般用作废水处理中的预处理方法使用。 它是一种工艺简单，管理方便，技术成熟，运行稳定、可靠，运行费用低的方法， 近年来在电镀废水中广泛应用，效果很好。几种还原剂中硫酸亚铁是固体，虽便于运输， 且比亚硫酸氢钠便宜，但投加量大、产泥多、工作量大，总的综合费用与亚硫酸氢钠相 当，而亚硫酸氢钠投加量少、产泥少、是硫酸亚铁的1 2 8 、综合管理方便，故还原剂常 选用亚硫酸氢钠。 但是总的来说还原法并未能彻底消除铬离子，生成的氢氧化铬沉淀，可能会引起二 次污染，沉渣体积也比较大。低浓度时沉淀量大。 1 2 4 离子交换法 离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法。应用的离子交换剂有离 子交换树脂、沸石等。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶 液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力是离子问浓度差和交换剂上的 功能基对离子的亲和能力。多数情况下离子是先被吸附，再被交换，具有吸附、交换双 1 绪论 重作用。 用离子交换法处理重金属废水，金属离子，如c u 、z n 、c d 等，可采用阳离子交换 树脂；而以阴离子存在的重金属离子络合物和酸根，则需要以阴离子形式除去。为了同 时除去阴离子和阳离子，交换器需串联使用。 离子交换法也是一种浓缩方法。离子交换前废水的离子浓度，一般为几十至几百毫 克每升。而吸附饱和后树脂在生洗脱废液时的浓度被浓缩到几万毫克每升。再生液的体 积一般占处理水体积的1 0 1 5 。因此采用离子交换法处理重金属废水时，必须先考 虑再生液的处理问题。 离子交换法的优点是：可以除去难以分离的重金属离子；既可以除去废水中的金属 阳离子，也可以除去阴离子，可以使废水净化得到较高的纯度；可以从含多种金属离子 的废水中，选择性的回收贵重金属。这种方法的缺点是：离子交换树脂价格比较高；树 脂再生时需要酸、碱或食盐，运行费用比较高；再生液需要进一步处理。因此离子交换 法在较大规模的废水处理工程中较少采用，一般用于处理电镀废水，人造纤维含锌废水， 水量小毒性大的废水，或含有较高回收价值的金、银、铂等废水的回收。 电镀含铬废水采用离子交换法处理较普遍。废水中的c r 6 + 以酸根形式存在，通过阴 树脂时即被吸附在树脂上，使废水得到净化，铬酸钠再经过一级h 型阳极柱脱钠，即得 铬酸。因回收铬酸往往c l 。偏高，使铬酸回收受到影响，为保征回收铬酸的纯度，应采 用低氯碱再生，用无氯水配制再生剂，采用低纯水循环系统，操作时在阴极柱接近饱和 时，阳柱出水必须保证p h 3 f e 3 + + c d + + 4 h 2 03 h 2 s + 2 h c r 0 4 + 8h + - - - 3 s + 2c r s + + 8 h 2 0 把毒性很强的c r ( v i ) 还原成c r ( i i i ) 。部分的c d + 与s 2 。，生成难溶的沉淀物c r 2 s 3 。 样品编号 吸光度 浓度( m e c i ) p h 值 去除率( ) 表3 3c r “平行试验数据表 12 3 0 0 5 8 l 1 0 0 0 o 5 1 4 1 0 0 0 o 5 1 0 1 0 0 注：1 ，2 ，3 均为平行试验编号 3 2f e s 处理z n 2 + 的研究 z n 2 + 的测量采用火焰原子吸收分光广度法，采用单个金属离子试验废水2 # ，实验测 得的原水吸光度o 0 6 7 ，根据标准曲线方程可知处理前试验废水2 牟的z n 2 + 的准确浓度为 1 0 0 8 m g l ，p h 为5 8 7 。试验测试方法和结果详见图3 2 、表3 4 、3 5 。 图3 2z n 的标准曲线 表3 4z n 2 + 标准曲线数据表 一一 一一 rf一 。 浓度00 512 3 4 5 吸光度00 0 3 50 0 6 80 1 3 7 o 2 0 50 2 7 20 3 2 5 f e s 处理2 撑单个金属离子后，测量处理过滤后的试验用水的z n 2 + 的吸光度，d h 值， 并根据标准曲线方程计算c r ”的浓度和去除效率，数据结果见表3 5 。 在相同条件下，进行三组平行试验，处理后溶液p h 均减小，p h 减小的幅度比去除 c r 6 + 的减小幅度小，去除率均达到1 0 0 ，处理效果与前人研究成果相符去除率高，经 过次处理后可以达到国家饮用水的卫生标准。主要机理是f e s 在酸性条件下，溶出的 3f e s 处理电镀重金属废水的初探 f e 2 + 和s ，s 2 完全水解： s 十+ h 2 0 卜_ h s 一+ o h h s 。+ h 2 0 卜_ h 2 s + o h 。 z 一+ + h 2 s _ z n s 上+ 2 h + 生成的z n s 分为a - z n s 和b - z n s 。a z n s 和b - z n s 的溶度积均小于z n s ，不会产生二次 反溶。 表3 5z n 2 + 平行试验数据表 编号12 3 吸光度 浓度( m g l ) p h 值 去除率( ) 0 0 0 5 0 0 7 9 5 3 8 9 9 2 1 0 0 0 4 0 0 6 4 5 4 3 9 9 3 7 0 0 0 7 o 1 0 8 5 4 0 9 8 9 3 注：1 ，2 ，3 均为平行试验编号 3 3f e s 处理n i 2 + 的研究 采用丁二酮肟分光光度法测定n i 2 + ，采用单个金属离子试验废水3 拌，实验测得的原 水吸光度0 7 5 9 ，根据标准曲线方程计算可知处理前，n i 2 + 的准确浓度为1 0 1 1m e g l ，p h 为7 2 9 。测试方法，测试结果详见图3 3 、表3 6 、表3 7 。 0 4 o 3 创0 2 鍪o 1 o 浓度( m g l ) 图3 3n i ”的标准曲线 表3 6n i 2 + 标准曲线数据表 浓度012 3 4 5 吸光度0 o0 4 3 0 1 4 30 2 2 0 3 0 60 3 8 3 f e s 处理3 # 单个金属离子后，测量过滤后的试验用水中c r 6 + 的吸光度，p h 值，并根据 标准曲线方程计算c r ”的浓度和去除效率，数掘结果见表3 7 。 在相同条件下，进行三组平行试验，处理后溶液p h 均减小，p h 减小的幅度在这三 9 西安科技大学硕士学位论文 编号 吸光度 浓度( m g l ) p h 值 去除率( ) 表3 7n f + 平行试验数据表 123 o 1 8 5 0 2 4 6 5 9 5 9 7 5 7 1 ，2 ，3 均为平行试验编号 0 1 7 50 1 9 0 2 3 3 0 2 5 3 5 9 55 6 2 9 7 7 09 7 5 0 个离子中是最大的，去除率均达到1 0 0 ，处理效果与前人研究成果相符，去除率高。 主要机理是f e s 在酸性条件下，溶出的f e 2 + 和s 2 。，s 2 完全水解： s 2 _ + h 2 0 卜_ h s 。+ o h h s 。+ h 2 0 - - h 2 s + o h n i 2 + + h 2 s - - - n i s + + 2 h + k s p ( p b s ) = 1 0 7 x 1 0 _ 2 1 ，与k s p ( f e s ) ) g 比，相差近1 0 到1 0 0 倍，在忽略水解的条件下，溶 出的s 2 - 与n i ”形成n i s 沉淀。 3 4f e s 处理5 种混合重金属废水的研究 采用混合金属离子试验废水4 j ! ，本次实验重金属离子浓度的测定均采用火焰原子吸 收法。用精密p h 测得，试验用水p h 的为5 4 1 。从混合废液中每次吸取1 0 0 m l 溶液分 别至6 个1 0 0 m l 锥形瓶中，依据混合废水中离子浓度，设定各实验因素见表3 8 。依次 按照1 ：2 、1 ：5 、1 ：1 0 、1 ：1 5 、1 ：2 0 、1 ：3 0 的投加量给六个锥形瓶加入8 0 1 0 0 目的f e s0 0 4 4 9 、 0 1 1 l g 、o 2 2 3 9 、o 3 3 5 、o 4 4 6 9 、0 6 6 9 9 。振荡结束后将废液过滤并进行测量。 表3 8 实验参数表 粒径振荡时间温度转速 p h 值 8 0 1 0 0 目6 0 m i n2 0 。c 2 0 0 r p m 5 4 ( 1 ) c r 6 + 的去除率c r 6 + 的初始浓度为3 0 0 2 m g l ，废液体积1 0 0 m l 。试验结果见表 3 9 。可知，c r 6 + 的去除率随投加量增加而增加。 表3 9f e s 去除铬实验数据表 编号 投加量( 曲 a b s 浓度( m g l ) 去除率( ) 1 0 0 4 4 0 6 4 2 1 3 5 0 23 0 1 1 l0 2 2 3 0 6 0 1 0 ，5 5 9 1 2 6 4 1 1 7 5 45 0 3 3 50 4 4 6 0 5 6 90 4 0 6 1 1 9 68 5 4 5 5 05 8 06 0 06 0 07 1 0 8 0 0 ( 2 ) 镉的去除率锥形瓶中的镉的初始浓度为1 0 0 m g l ，废液体积为1 0 0 m l 。试验 结果见表3 1 0 ，可知，镉的去除率随着f e s 用量的增加去除率逐渐增加，但是增长幅度 2 0 生鲫拼 c ； m 6 3f e s 处理电镀重金属废水的初探 较小。 表3 1 0f e s 除镉实验数据表 编号 l2345 6 投加量q ) 0 0 4 40 1110 2 2 3 0 3 3 5 o 4 4 6 o 6 6 9 a b s 0 9 5 4 0 9 5 40 9 510 9 4 70 9 2 90 9 0 7 浓度( m g l ) 3 5 03 5 03 4 93 4 73 4 13 3 3 去除率( ) 6 5 06 5 06 5 16 5 36 5 9 6 6 7 ( 3 ) 铜的去除率铜的初始浓度为1 9 9 8 m g l ，废液体积1 0 0 m l 。试验结果见表3 1 1 ， 可知，铜的去除率随投加量增加呈上升趋势。 表3 1 1f e s 除铜实验数据表 编号 l234 投加量( 曲 o 0 4 4o 1 l lo 2 2 3o 3 3 5 a b s1 7 9 81 7 7 71 7 5 01 7 6 s 浓度( m g l ) 9 2 9 9 1 9 9 0 49 1 4 去除率( ) 5 3 55 4 05 4 05 4 0 6 0 6 6 9 1 4 8 8 7 6 8 6 1 8 ( 4 ) 锌的去除率锌的初始浓度为2 0 0 4 m g l ，废液体积1 0 0 m l 。试验结果见表3 1 2 可知，锌的去除率随投加量增加有所增加，但变化不大，主要原因是投加量不够。 表3 1 2f e s 除锌实验数据表 编号1 2 3456 投加量 o 0 4 40 1 1 10 2 2 3o 3 3 50 4 4 6 0 6 6 9 a b s1 1 7 21 1 7 01 1 6 21 1 6 11 1 3 81 1 1 5 浓度( m g r l ) 2 6 92 6 92 6 72 6 62 6 12 5 6 去除率f 1 8 6 68 6 68 6 78 6 78 7 08 7 2 ( 5 ) 镍的去除率镍的初始浓度为2 0 m g l ，废液体积1 0 0 m l 。试验结果见表3 1 3 ， 可知，镍的去除率随投加量增加有所增加，但变化不大。 表3 1 3f e s 除镍实验数据表 编号 12345 6 投加量电) 0 0 4 40 111 o 2 2 30 3 3 5 a b s 0 9 5 40 9 5 40 9 5l0 9 4 7 浓度( m g l ) 3 5 03 5 0 3 4 93 4 7 去除率( ) 3 0 83 0 63 1 23 1 ，3 0 4 4 60 6 6 9 0 9 2 90 9 0 7 3 4 1 3 3 3 3 2 8 3 5 2 从图5 4 中可以看出，随着投加量的增大，去除率是不断上升的，依据以往前人实 验研究，重金属去除率应随投加量增加而增加然后趋于极限。本次实验中某些元素的去 2 1 ， 惭 御 ” 仉 l 8 5 西安科技大学硕士学位论文 褂 螈 柏 9 0 rp + + _ _ h 8 0 l l。，。 + 镉 + 铜 十锌 铬 + 镍 012345678 投加量编号 图3 4 投加量与各元素的去除率曲线图 除效果不是很好，主要原因跟f e s 的投加量不足有关系。从图上看到c ，、c u 2 + 、z n ”、 c r 6 + 、n i 2 + 。的去除率随着投加量的增加，去除率呈递增趋势。这表明在后续试验中必 须加大投加量，才能保证除去废水中的重金属离子。反应后p h 值增大到5 8 7 。 3 5 小结 f e s 处理单个重金属离子多组平行试验，在f e s 投加质量为l g ，目数为1 0 0 1 6 0 目，震荡时间7 m i n ，转速2 0 0 r p m ，温度2 5 的条件下处理单个重金属离子试验1 撑c r 6 一废水、2 # z n 2 + 废水、3 撑n i 2 + 废水。平行试验表明f e s 能够处理单个重金属离子c r 6 + 、 z n 2 + 、n i 2 - 。c r 6 + 的平均去除率为1 0 0 ，z n 2 + 的平均去除率为9 9 1 7 ，n i 2 + 的平均去除 率为9 7 5 9 。 f e s 处理电镀混合重金属废水4 # 的探索试验表明f e s 能够同时去除c d ”、c u 2 + 、 z n ”、c r ”、n p 这五种离子，但是试验结果中去除率不是很高，经过分析和前人研究的 类比分析，认为去除率不高和f e s 用量不足有一定关系。反应完成后观察到锥形瓶子的 底部有黄色的附着物，经过附着物与盐酸反应生成具有臭鸡蛋气味的h 2 s 的试验，分析 认为黄色的附着物系硫单质。理论分析认为，原因可能是c r 6 + 有强氧化性，把f e s 电离 出来的s 2 - 氧化为s 单质。或者在酸性条件下，s 2 - 被溶解氧部分氧化，2 h 2 s + 0 2 = 2 s + 2 h 2 0 从而减少s 2 _ 的浓度，对溶液中重金属的去除率有一定影响。因为f e s 去除重金属离子 主要是利用s 2 - 与重金属离子反应生成难溶的重金属硫化物，把金属离子从溶液中去除。 本章试验验证了前人利用f e s 能够处理单个重金属离子的真实性，探索了f e s 处 理多个重金属离子的可行性，为下面研究f e s 处理电镀重金属废水奠定理论和试验基 础，提供了可靠的试验依据。 础 砉耄 螂 耋妻 姗 4f e s 处理电镀重金属废水中c r 6 + 的研究 4f e s 处理电镀重金属废水中c r 6 + 的研究 本章通过多组平行试验，主要研究f e s 处理电镀重金属废水中c r 6 + 的去除率与各个 影响因素之间的关系，目的是得到f e s 处理电镀重金属废水中浓度最高的主要污染物 c r 6 + 最优影响因素组合。试验用水采用混合金属离子试验废水5 捍，采用二苯碳酰二肼分 光光度法测定c r 6 + 。 4 1 研究f e s 投加量与c r 6 + 处理效率之间的关系 从混合废液中每次吸取5 0 m l 溶液分别至1 0 0 m l 锥形瓶中，设定各实验参数见表4 1 ： 表4 1 实验参数表 粒径 振荡时间温度 转速ph值 4 0 6 0 目10 r a i n 2 5 c 2 0 0 r p m 5 5 一_ 一日一7 一一一 一。一“一一一h - 一一，一一，一一 依次按照0 2 9 、0 4 9 、0 6 9 、0 8 9 、l g 、1 2 9 、1 4 9 、1 6 9 、2 9 的投加量给9 个锥形瓶 加入f e s 。振荡结束后，立即过滤测量各金属离子的含量和出水p h 值。x 寸原t kc r 6 + 浓度 大约3 0 m g l 进行准确标定，得到准确浓度2 9 4 7 8 m g l 。试验结果和数据见图4 1 、图 4 2 、表4 2 、表4 - 3 、表4 4 。 0 3 0 2 刨 米 督0 1 0 o2 468 1 0 浓度( m g l ) 图4 1c 产+ 的标准曲线 表4 2c ，标准曲线数据表 f- 一 _- 浓度c 0o2 0 5i246 81 0 吸光度0 0 0 0 30 0 11 00 2 4o0 5 20 1 0 20 1 5 4 o 2 0 3o 2 6 8 一 表4 3 不同投加量p h 变化规律表 投加量g 0 20 4 0 60 8101 2 1 4162 0 p h 4 4 34 4 44 4 5 4 4 54 5 i4 7 25 1 4 5 3 15 4 8 西安科技大学硕士学位论文 表4 4 不同投加量试验数据表 投加量( g ) 0 2 0 40 60 811 22 吸光度a b s 0 1 1 90 0 9 00 0 6 2o 0 2 6o 0 0 500 c 残( m g l ) 2 2 81 7 2 41 1 8 84 9 81 9 2 500 c r 6 + 去除率( ) 2 2 6 64 1 5 2 1 0 0 8 0 琶6 0 墓4 0 稍2 0 o 5 9 7 08 3 1 19 3 4 71 0 01 0 0 0o 40 81 21 62 投加量( g ) 6 0 5 5 已 5 o 4 5 4 0 图4 2 投加量、去除率与p h 曲线图变化图 由图4 2 可知f e s 的投加量越大，反应过程中析出的s 。和f e 2 + 越多，对六价铬的去 除效率就越好。即投加量越大，去除效果越好。反应后p h 值呈增增趋势，当f e s 的投 加量为o 8 9 的时候，去除率开始迅速增大。当f e s 的投加量为1 2 9 时去除率达到1 0 0 。 4 2 研究振荡时间和c ，处理效率之间的关系 从混合废液中每次吸取5 0 m l 溶液分别至1 0 0 m l 锥形瓶中，设定各实验参数见表4 5 表4 5 实验参数表 粒径投加量温度转速p h 值 6080目lg 2 5 2 0 0 r p m 5 9 分别将每个锥形瓶振荡l m i n 、2 m i n 、3 m i n 、4 m i n 、5 m i n 、7 m i n 、9 m i n 、1l m i n 、1 3 m i n 、 1 5 m i n 。振荡结束后，将废液立即过滤，测量该金属离子的含量和出水p h 值。对原水c r ” 浓度大约3 0 m g l 进行准确标定，得到准确浓度2 9 4 7 8 m g l 。试验结果和数据见图4 3 ， 图4 4 ，图4 5 ，表4 6 ，表4 7 ，表4 8 。 表4 6c r 6 + 标准曲线数据表 浓度00 20 512 吸光度00 0 0 1o 0 11o 0 2 50 0 5 5 4 o 1 1 4 681 0 0 1 7 30 2 3 10 2 8 9 4f e s 处理电镀重金属废水中c r 6 + 的研究 0 4 0 3 o 2 o 1 0 4 68 浓度( m g l ) 图4 3c r “的标准曲线 表4 7 不同震荡时间试验数据表 震荡时间( r a i n ) 123479l l 吸光度a b s o 0 6 20 0 3 30 0 2 90 0 2 0o 0 1 3o 0 0 20 0 0 1 0 ，c 残( m g ，l ) 1 0