铁屑滤料微电解法处理高浓含铬废水试验

吴少杰， 朱泮民
?（河南城建高等专科学校市政系， 河南平顶山 467001）

　　摘　要：结合微电解法的电化学本质，通过小试对优化含铬废水微电解处理的操作条件进行了探讨。?
　　关键词：微电解；含铬废水；优化
　　中图分类号：X703.1
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)08-0049-02

1 试验部分

1.1 废水水样
　　水样为实验室模拟电镀废水的配水水样，用分析纯K₂Cr₂O₇·2H₂O配制的标准溶液 经特制的缓冲溶液稀释得到，Cr⁶⁺浓度分别为50、70、140mg/L。缓冲溶液采用磷酸+醋酸+硼酸和NaOH组成的Britton-Robison缓冲体系，用以控制反应时的pH值。
1.2 装置和流程
　　试验装置如图1所示。

　　滤料塔系用两个100mL碱式滴定管(填装经过预处理的铸铁铁屑)改制而成，原水自高位水箱经过控制阀门流出，自下而上通过滤料塔，在塔内完成电化学反应以后进入沉淀池，在沉淀池内水中的Fe³⁺和Cr³⁺通过沉淀(加石灰调节pH值)去除，沉淀出水需分析测定。废水在滤料塔内的反应时间通过阀门控制(调节流量)，流量一般控制在1.0～25mL/min之间。
1.3 铁屑滤料的预处理
　　试验用铸铁铁屑主要由纯铁和碳化铁(Fe₃C)组成，其中Fe₃C以极为细小的微粒分散在铁屑内。当将铁屑浸没在电解质溶液(如电镀工业废水)中时，Fe₃C和纯铁之间存在着明显的电势差，这样便在两者之间形成了无数个细微原电池。在这些细微原电池中纯铁为阳极、Fe₃C为阴极。
　　铁屑(粒度为1.2～12mm)用清洗剂和稀盐酸进行活化处理，再用清水淋洗至中性后装入滤料塔柱。
1.4 测定方法
　　配水及出水中Cr⁶⁺采用二苯碳酰二肼比色法测定。

2 结果与讨论

2.1 停留时间的影响
　　在pH=5～6、Cr⁶⁺为90mg/L时，Cr⁶⁺去除率与接触时间的关系如图2所示。?

　　从图2可知，Cr⁶⁺的去除率与废水和铁屑的接触反应时间密切相关。在动态试验中Cr⁶⁺的去除率随接触反应时间的增加而急剧上升，20min时其去除率达到了99.5%，此后Cr⁶⁺的去除率随接触时间的增加而提高缓慢(40min后变化不再明显)。在静态试验中Cr⁶⁺的去除率随接触时间的增加呈逐渐增大的趋势，其达到最大去除率(99%)所需 时间一般在70min以上。
2.2 pH值的影响
　　废水的pH值不仅影响反应的氧化还原电极电势，还会影响电化学反应产物(Cr³⁺和Fe³⁺)发生水解反应的难易程度，而水解产物Fe(OH)₃和Cr(OH)₃若在铁屑表面 发生沉积则会大大降低铸铁表面微电池电极的活性，妨碍Fe²⁺的释放，从而降低滤料的处理效率。图3是Cr⁶⁺(浓度为70mg/L)的去除率和pH值的关系曲线。

　　从图3可以看出，Cr⁶⁺的去除率与pH值密切相关，当pH值为5～6时Cr⁶⁺的去除效果比较理想。
2.3 Cr⁶⁺浓度与去除率的关系
　　在试验中废水流量为2.4mL/min，不同Cr6+浓度的试验结果如表1所示。

表1 Cr⁶⁺浓度与去除率 原水Cr⁶⁺(mg/L) 140 70 50 出水Cr⁶⁺(mg/L) 0.29 0.34 0.21 去除率(%) 99.8 99.5 99.6

　　工业废水中Cr⁶⁺的浓度一般为30～150mg/L，可见用微电解法对其处理可达到污水综合排放标准的要求。

3 结论

　　① 利用铁屑滤料塔中发生的微电解反应处理高浓度Cr⁶⁺工业废水，适宜的pH值(5～6)可使Cr⁶⁺的去除率达99.5%以上。但是，pH值较高时(pH＞6)，微电解反应形成的Cr⁶⁺和Fe³⁺在塔内容易发生水解沉淀并附着在铁屑滤料表面，导致铁屑表面钝化，Cr⁶⁺的去除率会急剧下降。要恢复滤料塔的去除效率，需用稀盐酸对铁屑进行活化处理。对含Cr³⁺和Fe³⁺的废水从滤料塔排出后再进行沉淀，其对整个工艺运行有重要影响。
　　② 延长滤料塔内微电解反应的时间在一定程度上有利于提高Cr⁶⁺的去除率，但是延长反应时间势必加大滤料塔的体积，增加投资和运行费用，同时易引起Cr³⁺和Fe²⁺的转化物阻塞滤料塔。因此，滤料塔内反应时间在30～50min时比较合适。
　　③ 在微电解反应过程中阳极产物Fe²⁺化学活性很高，可迅速将废水中的Cr⁶⁺还原成Cr³⁺，同时还可以与废水中的溶解氧反应生成Fe(OH)₃，它有很强的吸附能力，可吸附废水中多种重金属离子并经沉淀去除。
　　④ 铁屑滤料微电解法是一个以废治废的实用水处理技术，方法简单、原料易得、投资少、便于在实际中推广。

参考文献：
［1］ GB8978—1996，污水综合排放标准［S］.
［2］ GB3938—88，地面水环境质量标准［S］.

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　　收稿日期：2002-02-22