活性炭还原铬水调研小结.doc

高浓度铬水处理方法研究活性炭篇1、研究目的目前常用还原剂进行六价铬还原反应时都要消耗大量H+，因而还原pH值越低，还原速率越快，还原六价铬越彻底；当pH值高时，投药比会加大，残存还原剂还会造成排水COD上升而超标。六价铬还原前大量投酸，而沉淀重金属又要大量投碱(特别对中和沉淀法)，仅此一项就提高了废水处理的成本(特别对六价铬的质量浓度本就不高的混合废水)，故开展“高浓度铬水处理方法研究”希望达到降低六价铬还原成本和减少硫酸根加入量的目的。2、不同还原铬水方法需氢离子量（1）当pH3时，活性炭具有还原性，可将吸附在其表面的Cr6+还原为Cr3+，化学反应方程式：2Cr2O72-+3C+16H+=3CO2+4Cr3+8H2O；（2）双氧水还原六价铬方程式：2Cr2O72-+6H2O2+16H+=4Cr3+14H2O+6O2；（3）焦亚还原六价铬方程式：2Cr2O72-+3S2O52-+10H+=4Cr3+6SO42-+5H2O；（4）硫酸亚铁还原六价铬方程式：2Cr2O72-+12Fe2+28H+=4Cr3+12Fe3+24H2O；由以上四个方程式可得：活性炭和双氧水破除一个重铬酸根均需要8个H+，而焦亚破除一个重铬酸根只需5个H+，故明显活性炭和双氧水还原六价铬所需的pH值要低于焦亚的。而硫酸亚铁还原六价铬比较特殊，尽管从化学方程式看硫酸亚铁还原六价铬需要更低的pH值，但是由于氢氧化铁的溶度积小，在pH=3左右即基本沉淀完全，故结合了大量OH-，释放出较多H+，双重促进反应向右进行，导致实际使用硫酸亚铁还原六价铬时的pH并不需要很低。3、活性炭吸附法文献调研活性炭去除六价铬的主要机理如下：由于活性炭的特殊结构和特性，有极强的吸附力，它对铬的有效吸附有以下几种情况。（1）物理吸附，由于活性炭有极微的微孔，利用活性炭表面微孔，使吸附质Cr2O72-通过大孔通道扩散到过渡孔和小孔中去，完成吸附过程。（2）化学吸收，活性炭的化学吸收功能是在其制造、活化过程中形成的炭表面的羧基（-COOH）、羟基（-OH），羰基（=C-O）等含氧官能团，它们都具有静电吸附功能，能与Cr(VI)形成表面络合物，完成化学吸附过程。（3）活性炭在强酸性条件下和Cr2O72-可能发生还原反应，使Cr(VI)部分还原为Cr3+。由于Cr3+离子半径比Cr2O72-小得多，更容易扩散到活性炭表面的过渡孔和小孔中，使吸附量大大增加。一般认为活性炭在pH=3-4时能吸附铬酸根离子，pH=2时对六价铬主要起还原作用。除了活性炭本身的还原性外，它同时吸附的氧分子、氢离子、阴离子后产生过氧化氢也能起到还原作用。在一定条件下，活性炭优先吸附废水中的三价铬和六价铬，将铬富集于活性炭内，从而达到了除铬的目的。利用活性炭对于氢离子有强烈的吸附作用，采用稀硫酸再生，可以使铬从活性炭解析，从而使活性炭再生。活性炭吸附法设备简单、原料易得，占地小，容易操作，效果稳定，回收铬方法简便，可实现废水回用。缺点是再生效率低，使用寿命短，处理费用高。还有文献记载活性炭还原六价铬试验结果：（1）活性炭还原六价铬要求样品溶液是酸性，pH必须在1以下。（2）活性炭还原六价铬的能力为30毫克/g，还原能力随着使用次数的增加而降低，降低比例很大。（3）六价铬借助活性炭还原为三价铬后，生成的三价铬很大部分被活性炭吸附了，洗脱时需用硫酸进行洗脱。（4）将含六价铬500mg/L溶液以180ml/h的流速通过填充有5g20目粒状活性炭的，高为120mm的玻璃管内，通过250ml溶液后，流出液中的含六价铬量仍可达到排放标准以下。4、张工试验所得张工前期活性炭试验装置为5m高的颗粒活性炭层，活性炭装入近75kg。试验所用的铬水浓度在几十毫克升，进水pH在2左右，流量保持在200L/小时。对六价格去除效果明显，但是对于COD和氰无效果。活性炭对于六价铬的去除能力保持在6g/kg。由于实际铬水水量大、杂质多，且活性炭再生效果差，暂不具备工程化实施条件。文献里面记载对于高酸度、高六价铬浓度的废水，例如铬倒槽液，活性炭对其处理能力应可以达到20-30g/kg。张工的试验中未对总铬去除效果进行跟踪监测。张工的试验结果与文献记载中静态吸附试验所得结果相近，即静态吸附时六价铬含量与活性炭的最佳比值为5g/kg活性炭，最佳静态吸附接触时间为1h。活性炭对于六价铬的吸附符合Freundlich等温模式，是以物理吸附为主。而文献记载活性炭柱对六价铬浓度为300mg/L的铬水进行动态吸附时，对于六价铬的工作吸附容量为15g/kg。5、个人思路（1）处理高浓度铬水（1000mg/L以上）时，可以考虑活性炭+焦亚联用工艺，即高六价铬浓度、低pH值初始阶段由活性炭发挥还原和吸附作用，待六价铬浓度降至100mg/L左右，pH值上升，由焦亚进行后续快速还原，以期降低还原成本，提高出水稳定性。该种方法处理高浓度铬水可能存在问题是活性炭再生频繁，使用寿命短，投资费用高。（2）处理高浓度铬水时，可以考虑焦亚+活性炭联用工艺，即高六价铬浓度、低pH值初始阶段由焦亚还原，待六价铬浓度降至100mg/L左右，pH值上升至34左右时由活性炭进行吸附六价铬，以期降低pH值调节成本，改善出水色度等水质参数。该种方法处理高浓度铬水可能存在问题是高浓度六价铬经焦亚还原后产生