探讨铁屑内电解法处理电镀含铬废水的研究

探讨铁屑内电解法处理电镀含铬废水的研究王勇辰【摘要】铁屑内电解法是基于电子游动而产生的一种电化学及物理反应,它可以通过化学环境实现特定材料的氧化还原、置换、催化处理,提升材料的某些特性.还能通过絮凝、吸附、共沉等物理变化,将含有重金属离子的工业污水进行妥善的无害化处理,从而巧妙地将物理、化学等多学科机理相结合.铁屑内电解法利用Fe-c将Cr6+还原,使含铬废水中的铬离子转化为无害离子,同时无需添加还原剂，操作简便，转化效果也较为理想.处理时所使用的阳极铁多采用各产业废料中的铸铁屑来进行重复利用.因此,铁屑内电解法不仅成本低廉,而且以废治废,提高环境友好度.使用电解法处理工业含铬废水的优势颇多,其中尤为突出的是操作工艺和流程简单,并且能广泛适用于含有Zn2+、Cr6+、Ni2+、Cu2+等成分较为复杂的复合型工业电镀废水,通过一次处理使各项指标达标.处经处理后的废水中各项有毒物质含量均低于国家排放标准•电解法还可用于去除COD,其脱盐效果较好,成本低，并且被当做原料使用的铁屑来源丰富,经济效益可观.与硫酸亚铁还原法相比,铁屑内电解法用料省,产生的污泥量更少.作者结合在徐工集团工厂从事多年废水研究工作的经验，通过多种废水处理方法的比较和体会,并对比这些方式之间的过程和实际处理效果之后,发现铁屑内电解法处理废水效率最高，成本更低，对环境的影响较小•本文围绕铁屑内电解法的原理,操作过程和优势进行讨论,并结合处理电镀含铬废水的实验进行全面分析.期刊名称】《黑龙江科技信息》年(卷),期】2017(000)027【总页数】2页(P47-48)关键词】铁屑内电解法;工业废水处理;实验探究【作者】王勇辰【作者单位】【正文语种】中文随着我国工业生产水平的快速提高，制造业所使用的化学材料种类也愈加丰富。在这其中，铬元素及其化合物的出色化学和物理性质使其得到了广泛应用。铬，在我国工业、制造业中并不少见，它是电镀、制革、冶金工业、油漆、金属印染、制药等领域中常用的原材料。这些大规模的工业生产和制造时使用的原料十分复杂，其中不乏一些有毒有害物质，如果这些工业废水、废料未经妥善正规的无害化处理就排放出去，势必会对人体和自然环境造成不可挽回的严重破坏。目前一些新型的含铬废水处理方法大多还处在实验阶段，其稳定性和安全性难以得到保证。综上所述，如何环保高效的处理电镀含铬废水依然是工业和制造业需要高度关注的问题。2.1铁屑内电解法处理电镀含铬废水的工艺流程见图1。2.2电镀废水处理方法。2.2.1铁屑的预调理。实验研究场地位于徐工集团。用于实验的材料首先要进行预处理以满足试验要求，在试验开始前必须用稀盐酸和清洗剂对铁屑进行预活化处理，以此达到去除其表面氧化层以及油污和杂质的目的。具体方法是用热的氢氧化钠溶液（10%）洗去油污，再进行清水冲洗，最后用硫酸溶液（10%）进行浸泡以达到活化铁屑的目的。需要注意的是活化时间要灵活控制，依据铁屑的腐蚀程度确定，最后用清水清洗至中性，放入烘箱，调温至120艾,烘3小时，确保铁屑烘干。以上步骤都完成后，筛选出符合规格的铁屑，存放在瓶中备用。2.2.2活性炭的预处理。为确保实验效果最佳，试验中尽量选用长度在2~4mm、直径在1~2mm的干燥柱状炭，并在实验进行前先用待测电镀废水浸泡24小时，使之吸附达到饱和，然后清洗表面残留液，晾干，称重（图2）。2.2.3微电解反应柱的填料与组装。将经过预处理的原材料，铁屑与活性炭按照一定比例混合均匀，填入微电解反应柱中，保持填料层高度一致。填料时要仔细，每完成一层料层高度后及时盖上一薄层砂石，防止实验材料长时间接触发生板结。反应柱选择高450mm，直径为100mm的有机玻璃圆柱体柱进行微电解。将放空管、进水管设置在反应器底部，将排气管、出水管设在上部。2.2.4电镀含铬废水的预处理。量取适当的电镀含铬废水，用硫酸溶液（15%）或石灰乳（10%）调节废水的pH值至所要求的范围，且需用pH计测定。将处理好的电镀含铬废水放入废水调节池中待用。2.2.5电镀含铬废水处理。试验开始前，首先用稀硫酸对微电解反应柱做预处理，去除其表面氧化层，再用清水冲洗直至其呈中性让调节好的电镀含铬废水从柱底开始进入，用流量计控制废水的流入速度，为电解反应的充分进行留出足够的时间。在接好排气管和曝气管，接通空气泵，等待一段时间后，在沉淀池中取样并分析其Cr6+的浓度（图3）。本文主要通过试验，对铁屑内电解法过程中的影响因素即停留时间、pH值、铁碳体积比和铁屑粒径等进行控制变量实验，分别判断他们对处理过程的影响程度，为今后的大规模生产实践提供指导性建议。得出结论整理如下：3.1当对停留时间进行单因素试验时，发现停留时间越长，处理效果越好。注意：在反应初期反应速度较快，随着时间的推延，Cr6+的去除率变化幅度几乎保持不变，所以可控制时间在52min前后。3.2当对pH值进行单因素试验时，发现pH值越低，六价铬离子去除效果越佳。实验用水的酸碱度越大时，阳极铁屑的消耗量也越大，水中溶解铁含量会明显增高出水色度较大。反之，在原水中加酸将酸碱度调低后，会增大加酸量、增加运行成本。因此可将pH值调到在3~4之间。3.3当对Fe/C体积比进行单因素试验时，发现体积比偏高和偏低都会明显影响Cr6+的去降率，其比值越靠近1,去除效果越好，因此可将铁碳体积比选为1:1.5~1:1之间。3.4对铁屑直径进行控制变量的实验时，可以明显看出铁屑粒径越小，处理效果越好。但铁屑的直径有一定下限，如果太小就会在实际使用时流失，且同时粒径过细易导致结、块堵塞现象。因此可将铁屑粒径选为1~2mm之间。本文通过实验，对铁屑内电解法进行了较为全面的理论分析和实验验证，但不容忽视的是，对其反应过程中电极上实际发生的反应产物，反应机理和反应动力等方面仍有待继续深入探究，在实践中也可以发现内电解法目前仍然存在一定的缺陷。比如易发生铁屑结块，CODCr去除效果不佳，反应絮凝等。但是总的来说，铁屑内电解法处理电镀废水的试验所采用的主要原料为铁屑，其价格便宜。对处理环境和设备的要求不高，因此处理电镀含铬废水的成本比较低，操作简便，处理效果也比较理想。铁屑内电解法除了本文中介绍的操作简便，处理效果好，成本低等优势外，对废水色度也有较为理想的除去率，为今后化学工业和含有染料的工业废水无害化处理提供了新的途径。内电解法目前仍处于研究与实验的初级应用阶段，尽管目前存在很多的缺陷和不足，但可以相信经过对处理方式的进一步优化与完善，一定会在未来的工业有害废水处理领域中为环保做出更大的贡献。【相关文献】马洪芳，铁屑内电解法处理电镀含铬废水J]•山东化工，1997(3).邓小红，铁屑内电解法处理电镀含铬废水的实验研究及应用J]环境工程学报，2008(10).郭小华，葛红光，李红，李星彩，铁屑内电解法处理含铬电镀废水研究J].化学工程师，2006(1).韩延辉，代秀兰，金成日，铁屑内电解法处理含铬电镀综合废水分析[J].环境保护科学，1999(4).⑸马丽霞，赵仁兴，铁屑内电解法在废水处理中的应用研究进展J]•