鐵氧體法處理電鍍廢水的應(yīng)用分析
氧體法是處理含鉻廢水的最實(shí)用的方法之一，在處理含鉻廢水的過程中有著較好的效果。鐵氧體工藝的基本原理、工藝的總體流程與實(shí)際的廢水收集工藝流程有著緊密的聯(lián)系，其主要技術(shù)參數(shù)包括硫酸亞鐵的投加量、投配比和反應(yīng)時(shí)間。在氧化還原的控制階段，需要對(duì)污水pH值進(jìn)行測(cè)試，基于此，本文進(jìn)一步分析電鍍含鉻廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。
引言
處理含鉻的污水時(shí)，多采用電鍍方式，這種方式的優(yōu)勢(shì)主要是設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小，同時(shí)，化學(xué)品成本低、處理能力較好，并具備良好的清洗效果，污水處理的有效性可達(dá)99.99％。對(duì)于使用化學(xué)用品的處理過程而言，必須保證處理后的廢水排放達(dá)標(biāo)，同時(shí)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家規(guī)定。含有鉻物質(zhì)的廢水，也必須對(duì)排放環(huán)節(jié)進(jìn)行積極的檢測(cè)，同時(shí)注重對(duì)鉻衍生污泥的質(zhì)量核查，進(jìn)一步避免造成二次污染。但是，當(dāng)鐵氧體工藝用于復(fù)雜的污水處理時(shí)，處理后必須對(duì)其成分進(jìn)行科學(xué)的鑒定，保證廢水的質(zhì)量，在必要時(shí)間段可以對(duì)廢水進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕厥绽?，提高廢水的處理效果。因此，在保證環(huán)境質(zhì)量的同時(shí)，提高處理技術(shù)是其研究工作的核心目標(biāo)。
1鐵氧體法處理電鍍廢水的處理技術(shù)現(xiàn)狀
由于大多數(shù)含鎳和鉻的廢水來自電鍍行業(yè)，因此，現(xiàn)階段許多電鍍和酸洗企業(yè)都高度重視廢水處理環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)的技術(shù)發(fā)展尤為重要，不僅關(guān)系到含鉻和鎳廢水的實(shí)際含量，還將導(dǎo)致環(huán)境問題與健康問題。其中，如果對(duì)鉻和鎳的控制不達(dá)標(biāo)，很可能造成嚴(yán)重的環(huán)境污染事故，因此，必須對(duì)重金屬在廢水中的含量進(jìn)行必要的檢測(cè)。此外，重金屬作為一種重要的化學(xué)要素，參與了世界的構(gòu)成，如果把控不得當(dāng)，將會(huì)引起鎳和鉻資源的流失。
近年來，有報(bào)道使用電解還原法、化學(xué)沉淀法、活性炭吸附和反滲透法來處理污水中的鉻，雖然上述方法各有優(yōu)點(diǎn)，但也有一些缺點(diǎn)，例如，電化學(xué)方法耗電量大、加工成本高；此外，還有反應(yīng)所需要的實(shí)際時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于預(yù)測(cè)時(shí)間等一系列問題。鐵氧法近年來作為從濕法冶金行業(yè)轉(zhuǎn)變過來的技術(shù)，在針對(duì)廢水中重金屬的去除中有著良好的效果和應(yīng)用前景。未來通過逐步完善工藝參數(shù)，通過合作與交流提高工藝可執(zhí)行性。
2鐵氧體法處理廢水工藝原理與流程
2.1原理
在廢水的處理過程中，電鍍含鉻廢水起著兩個(gè)作用，一個(gè)以減少鉻在凝結(jié)和共沉淀等重金屬氫氧化物，另一個(gè)是金屬的氫氧化物重型鐵氧體形成體，實(shí)現(xiàn)污水凈化的作用。劑量是關(guān)鍵過程控制參數(shù)之一，必須將cr（VI）完全轉(zhuǎn)化為鐵氧體，還原反應(yīng)和鐵氧體形成階段的理論劑量質(zhì)量比分別為亞鐵：Cr（VI）的為：16.04：1和10.39：1。在目前的操作中，需對(duì)工業(yè)廢水中的重金屬實(shí)際劑量進(jìn)行調(diào)控，在保證科學(xué)性的同時(shí)合理把握劑量。通常質(zhì)量比為28：1至31：1，在經(jīng)濟(jì)上是合理的；當(dāng)廢水中含有除鉻以外的其他重金屬離子，硫酸亞鐵理論劑量應(yīng)當(dāng)疊加污水中重金屬的每個(gè)離子的理論劑量的值并且應(yīng)針對(duì)特定條件進(jìn)行調(diào)整，比如，廢水的水質(zhì)，重金屬離子的濃度和種類等。
硫酸亞鐵的投加方式有一次和兩次兩種，一次投加的污水處理效率雖然高，但藥物殘留嚴(yán)重，可能導(dǎo)致一系列問題，其中包括藥劑過量、反應(yīng)不完全、導(dǎo)致廢水含鹽量高等現(xiàn)象。基于此，可以運(yùn)用的兩次投加的方法，第一劑量是亞鐵量約占總量的2/3。另外，根據(jù)實(shí)際的重金屬處理總量，在調(diào)整重金屬離子的過程中，還需要保證鐵氧體制成容器的安全性，將其轉(zhuǎn)化為鐵氧體以達(dá)到水的凈化目的。
添加硫酸亞鐵可選擇干法或濕法。當(dāng)加入到管中，為了更好的混合藥劑和污水，而不會(huì)阻塞管和閥門等，優(yōu)選使用濕式投加，硫酸亞鐵的濃度通常為約0.7摩爾/L。干式投加時(shí)，可以結(jié)合混合攪拌器，促進(jìn)污水和藥劑的充分反應(yīng)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行安全檢測(cè)，在保證安全的前提下促使其混合并反應(yīng)，這是遵循連續(xù)工藝必須原則。
2.2處理流程
根據(jù)已知的廢水量，結(jié)合實(shí)際的重金屬含量，逐步控制廢水的達(dá)標(biāo)率，可以結(jié)合污水中鉻離子含量，其處理流程又可分為連續(xù)式和間歇式。比如廢水量為10m3/d，鉻離子濃度大于35.3mg/L.常采用連續(xù)式，其他濃度和水量過程恰恰相反。
此外，連續(xù)工藝也適用于混合廢水處理，鉻離子和其他重金屬離子的波動(dòng)范圍很大，但需要必要的檢測(cè)和配料設(shè)備確保污水處理的質(zhì)量。
水熱合成復(fù)合鐵氧體實(shí)驗(yàn)如下：取一定量的FeS04?7H20（AR國(guó)藥化學(xué)試劑有限公司），加入一定量的鎳鉻廢水，NaOH作為現(xiàn)階段經(jīng)常使用的沉淀劑，將溶液的pH調(diào)節(jié)至堿性，首先置于圓形熱水瓶中，同時(shí)，給以450rpm攪拌的效果。根據(jù)混合物，在給定溫度下進(jìn)行10分鐘至2小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)后，將最終溶液進(jìn)行固液過濾分離，用原子吸收分光光度法（日本，ShimadzuAA-7000）測(cè)量過濾器中鎳和鉻的含量，用蒸餾水反復(fù)洗滌固體流體分離后的濾餅，并進(jìn)行回收。
3鐵氧體法處理電鍍廢水的發(fā)展趨勢(shì)
3.1廢水酸堿度的科學(xué)合理控制方面
從發(fā)展趨勢(shì)入手，可知在鐵氧體處理廢水的過程中，應(yīng)高度利用鐵氧體的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合相關(guān)的化學(xué)原理，對(duì)使其的廢水反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行記錄，推測(cè)相關(guān)的反應(yīng)數(shù)據(jù)。當(dāng)氧化還原時(shí)，根據(jù)Cr（VI）的基本信息，通常應(yīng)將pH控制在3.16以下。為了使反應(yīng)體系更徹底，使用3mol/L硫酸，將溶液控制在pH2~3，適當(dāng)運(yùn)用冰醋酸，以促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)結(jié)合實(shí)際的調(diào)節(jié)需求，保證廢水處理反應(yīng)在符合科學(xué)依據(jù)的程度范圍之內(nèi)。
當(dāng)cr（VI）在體系中轉(zhuǎn)化為cr（III）時(shí)，則必須對(duì)廢水中的有效含量進(jìn)行分析，掌握Fe2+的含量，并通過合理的途徑避免其內(nèi)部發(fā)生不必要的氧化，促進(jìn)Fe3+和Cr3+一起與污水進(jìn)行共沉淀反應(yīng)。沉淀從綠色，深綠色和深棕色到鐵黑色是一個(gè)漸變的過程，這一過程，不僅要觀察實(shí)際的顏色加深現(xiàn)象，還需記錄相關(guān)信息，如果出現(xiàn)Fe2+不能完全沉淀的現(xiàn)象，則需要進(jìn)一步加檢查pH值。
3.2處理污水的溫度方面
在廢水的處理過程中，溫度的把握是其中非常重要的環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)關(guān)系到氫氧化物的脫水狀態(tài)，必須引起高度重視。如果β-FeOOH易于單獨(dú)形成，鐵氧體形成時(shí)間較長(zhǎng)，那么很容易造成內(nèi)部的結(jié)構(gòu)松散，甚至導(dǎo)致鐵氧體的磁性減弱，從而無法達(dá)到回收鐵氧體的效果。如果反應(yīng)體系溫度發(fā)生劇烈變化，需對(duì)其進(jìn)行調(diào)控，保證溫度在40℃左右，促進(jìn)鐵素體的形成，達(dá)到堆積大且沉降快的效果。
隨著溶液pH的增加，溶液中鎳和鉻的量也會(huì)越來越少。這是因?yàn)?，?dāng)溶液呈酸性時(shí)鐵氧體不適合，及反應(yīng)液體呈堿性時(shí)，才形成Fe（OH）：和Pe（OH）形成鐵氧體。此時(shí)，若采用不恰當(dāng)?shù)目焖偌訜?，非常高的溫度?huì)加速系統(tǒng)響應(yīng)和Fe2+過量的速度被轉(zhuǎn)換成的Fe3+，這樣的Fe2+在系統(tǒng)將不充分，鐵氧體磁性會(huì)減弱，并產(chǎn)生大量的氣溶膠，它會(huì)影響操作人員的健康并污染周圍環(huán)境。一些研究已經(jīng)表明，將系統(tǒng)溫度控制在70℃左右，轉(zhuǎn)換為1?2小時(shí)，沉降時(shí)間為30?50分鐘，可以生成小體積的，密實(shí)易脫水的鐵氧體。在實(shí)際的操作過程中，將溫度控制在65-75℃之間是經(jīng)濟(jì)的，這不會(huì)導(dǎo)致能量損失并減少二次污染。