您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 企业文化 > 防染盐废水化学法褪色技术讨论
2016年11月防染盐废水化学法褪色技术讨论潘成(东莞市三人行环境科技有限公司,广东东莞523000)摘要:本实验以化学法氧化还原反应作为探讨电镀防染盐废水褪色工艺。其实验结果表明酸性介质中加入亚铁量为理论值的1.3倍量时,反应30min后调节弱碱性后能较好地产生普鲁士蓝,出水氰化物含量低于3.73mg/L;使用Al/Fe双金属作为硝基苯还原剂时,在滴加盐酸保持反应pH值为2的情况下,金属铝投量为2g/L,金属铁投加量为60mg/L,反应时间120min后,滤液中残余硝基苯含量小于7.79mg/L,获得了较好的脱色效果。关键词:亚铁氰络合物;零价双金属体系;氧化还原反应防染盐废水具有难降解,色度大的特性,污染物主要成分都是硝基苯类的衍生物。其废水色度源于取代基团的不饱和键价电子跃迁现象,污染物成分中硝基间位取代时使苯环钝化,化学活性降低,化学性质更趋于稳定,反应条件明显提高。而磺酸基与硝基作为吸电子基团,在苯环上互为间位时,苯环中的闭合环状共轭大π键,又使苯环的稳定性提高,更是加重了苯环的钝化效果,表现为不易氧化,易被还原。当苯环的取代基团变为氨基或羟基等推电子基团时,其化学活性大为增强,反应条件明显降低。研究表明,硝基苯在酸性介质中被单质金属还原时,质子和电子逐步转移到硝基上,硝基被依次还原成亚硝基、羟基胺,最终被还原成苯胺,其生物毒性被有效降低,无论是后续进行高级氧化或生化处理都能达到较高的去除率。研究防染盐废水的处理方法时,可优先考虑将硝基还原成氨基,增强反应物的化学反应活性,降低其反应条件后再进行下一步深度处理,是化学法处理防染盐废水的有效途径。1材料与方法1.1废水来源本次实验的废水取自东莞市长安镇某电镀厂防染盐浓水,以下是其浓水水质参数范围:表1实验水质检测参数检测项目单位参数pH-12.64TDSppm45600CODCr(mg/L)10565.7总CN(mg/L)9819.3硝基苯(mg/L)6105.8色度-4831.2实验试剂浓盐酸、氢氧化钠、七水合硫酸亚铁,双氧水:27.5%为分析纯。铁粉、铝粉为市售分析纯,使用前用1%稀盐酸进行洗涤活化,自然晾干后使用。1.3实验方法1.3.1氰脱除效果实验1.3.1.1对盛有1000mL防染盐浓液的烧杯调节pH值至酸性,通入空气进行曝气,尾气用碱液进行吸收。反应一定时间后静置过滤,检测滤液残余氰含量。1.3.1.2对盛有1000mL防染盐浓液的烧杯调节pH值至酸性,加入亚铁盐进行络合反应,反应一定时间后调节pH值至弱碱性进行混凝沉淀,静置过滤,检测滤液残余氰含量。1.3.2硝基苯还原实验对盛有1000mL防染盐浓液的烧杯使用盐酸调节pH值至2,按一定比例加入零价铝和零价铁混合金属进行还原反应,并持续滴加盐酸保持反应pH值在2附近,反应结束后调节体系pH值至弱碱性,静置过滤,检测滤液中的残余硝基苯含量。2结果与讨论2.1氰吹脱与化学络合效果对比表2.1吹脱与化学络合方法氰去除效果对比(mg/L)反应时间(min)306090吹脱气量(2L/min)pH243.324.140.83pH372.8110.131.54pH4284.7430.655.781.3亚铁投加量(倍/理论量)pH243.247.783.73pH447.289.434.76pH651.9216.7710.5数据表明,该防染盐浓水尽管有较高浓度的游离氰,但经pH值调节后有较好的吹脱效;在低pH下浓水中游离氰能与亚铁发生较好的络合作用,调节弱碱性后有较好的氰去除效果。一定吹脱气量条件下,受pH值与吹脱时间限制,pH值越低,吹脱越完全;吹脱时间的增长,氰残余量逐渐达到低值。在冶金工业上酸化操作条件基本保持在pH2-3,气水比为5:1,吹脱时间为30-45min,经两次串级吹脱后出水残余氰能达5mg/L。该法对于游离氰的去除率可达99.9%以上,主要问题在于吹脱过程中的安全性,处理过后的水质不能达到环境要求,并且要获得较好出水结果,需要的吹脱气量较大。一定亚铁投加量时,pH值越低,残余氰含量越小,络合反应越彻底,亚铁与氰络合较完全,但低pH值时亚铁不易被氧化产技术管理1422016年11月生三价铁盐,此时溶液中以亚铁蓝生成平衡为主,所以出水含氰化物更低。亚铁络合游离氰的反应在15-30min内基本反应完全,再增长反应时间对络合结果大为减弱。研究表明使用亚铁络合氰时,应使反应阶段保持以生成亚铁蓝平衡为主,避免通氧或产生三价铁能使出水氰含量更低;如果分两段投加亚铁可达到更好的去除效果,第二步混凝pH值低于6时,氰去除率越高,该法对于游离氰的去除率可达99.7%以上,其主要问题在于亚铁投加量大,并且反应产生的铁蓝需要进一步提纯。2.2酸性介质中Al0/Fe0双金属体系还原硝基苯效果在滴加盐酸在保持体系反应pH不变的情况下,投加金属铝2g/L,金属铁60mg/L,反应的120min后,调节溶液为弱碱性,沉淀过滤,滤液测得残余硝基苯含量低于8mg/L,与本次实验结论得出的优组合结果基本一致。(表2.2)酸性介质中,Fe0常温常压下对硝基苯的还原效率较低,原因可能是Fe0颗粒在水中易被氧化成Fe(OH)2,易在金属表面沉积并阻碍了金属表面的介质交换。生成的氧化膜以Fe2+为主,还原性较Fe0差,而Fe2+进一步氧化成Fe3+后只有氧化性。同样零价铝也存在金属表面被钝化而反应缓慢的现象。而零价铝常温常压下还原硝基苯的效率要比铁高,原因是由于铝粉的E0(Al3+/Al)=-1.66V,较铁粉的E0(Fe2+/Fe)=-0.44V和E0(Fe3+/Fe)=-0.04V要大,并且铝反应放出大量的热,使金属表面的温度升高,降低动力学障碍,有助于硝基苯的还原反应。体系中的H+是硝基苯还原为苯胺类化合物的必需反应物,所以就传递质子与硝基苯的反应能力而言,金属铝的还原效率更高。Al/Fe双金属混合物在稀HCl的酸性介质中的反应速率更快,原因可能是当Al/Fe表面发生氧化出现氧化膜时,溶液中的氯离子作为亲核试剂进攻时,X-相对SO42-、NO3-具有较小的离子半径和较大的电子密度,在进攻Al3+时可取得一定优势,能与Al3+生成有较大热力学稳定性的[AlX4]-,在金属离子以及水分子、H+穿透孔隙与铝反应的协同作用下,使铝表面氧化膜溶解。混合金属在酸性介质中存在的还原剂有Fe、Al、H2、Fe2+、Fe(OH)2,可能产生如:2Al+6H+=2Al3++H2(g),2Al+3Fe2+=2Al3++3Fe,Fe+2H+=Fe2++H2(g)等电极反应,质子转移传递能力更强,混合金属的还原效果比单一金属的还原效果要好。3结语3.1用吹脱的方法能有效回收氰源,并且最终产生的沉淀物量也大为减少,但处理中过程中氰容易发生逸出和泄漏,具有一定的危害性。3.2溶液中氰为游离态时,大量使用亚铁能形成亚铁氰化物,出水氰能降到较低水平,最后生成普鲁士蓝的也具有一定的回收价值,但需要的亚铁量较大,且产生的铁蓝需要进一步的纯化。3.3使用混合金属还原硝基苯的效果要比单一金属的要好。常温常压下零价铁的还原效果较差,但配合零价铝的使用能极大增强还原效果,单金属主要的问题是使用过程中极易被氧化,金属表面覆盖的氧化膜极大阻碍反应的进行,加入卤素能加快金属表面氧化膜的破坏效率,增强反应速率。3.4使用Al/Fe体系可作为预处理,为后续生化或高级氧化提供铁源。参考文献:[1]廖金阳.湖北某银矿含氰废水的处理研究[D].武汉工程大学,2015.[2]石超.零价铝还原降解水中有机污染物及其机理研究[D].中国海洋大学,2015.技术管理表2.2Al0/Fe0还原硝基苯效果L9(34)正交实验表序号123456789均值1均值2均值3极差优水平优组合主次顺序pH值A22222222234.71028.07027.1337.577A3A3B2C3D2CDBA反应时间B(min)60901206090120609012035.01326.04328.8578.970B2铝投加量C(g·L-1)11.521.521211.539.51736.62013.77725.740C3铁投加量D(mg·L-1)30609090306060903044.03321.78024.10022.253D2残余硝基苯量(mg·L-1)63.3629.2411.5333.8922.0128.317.7926.8846.73143
本文标题:防染盐废水化学法褪色技术讨论
链接地址:https://www.777doc.com/doc-6559419 .html