利用含鉻廢水制備鉻黃方法

　　含鉻廢水產(chǎn)生于電鍍、漂染、染料制造等行業(yè)，由于廢水中所含有的Cr6+使其對人體存在致癌、致畸、致突變的危害而備受關(guān)注。目前工業(yè)上常用的處理方法是向含鉻廢水中投加無機(jī)鹽(如FeSO4、NaSO3等)進(jìn)行還原，利用Cr6+的氧化性，將毒性較大的Cr6+還原為毒性較小的Cr3+，再加入堿生成Cr(OH)3沉淀，該方法存在的問題有產(chǎn)渣量大、沉淀產(chǎn)物難處理、鉻資源浪費(fèi)等。

　　本文通過對含鉻廢水的綜合分析，利用H2O2氧化、預(yù)沉等處理，輔以醋酸鉛等化工原料制備鉻黃，實(shí)現(xiàn)含鉻廢水的無害化及資源化，進(jìn)而為含鉻廢水的工業(yè)化處理提供一定的理論及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　1、實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 實(shí)驗(yàn)用水

　　實(shí)驗(yàn)用含鉻廢水取自河南省鄭州市某危險(xiǎn)廢物處置企業(yè)重金屬廢液原液池，來源為鄭州市某機(jī)械加工廠電鍍車間。經(jīng)檢測，Cr6+濃度為23811mg/l、總鉻濃度為40524mg/l、總鎳為57mg/l、總鉛為13mg/l、pH=2.7。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器及檢測方法

　　H2O2(30%)、NaOH、Pb(CH3COO)2?3H2O、醋酸均為分析純;

　　水樣的pH檢測采用PHS-3E型pH計(jì)測定;Cr6+分析采用721型分光光度計(jì)測定;

　　總鉻測定選用TAS-986型火焰原子吸收分光光度計(jì)測定;

　　101-4A型鼓風(fēng)干燥箱;HH型水浴鍋;CL-4A磁力攪拌機(jī)等。

　　1.3 實(shí)驗(yàn)方法

　　1.3.1 H2O2氧化實(shí)驗(yàn)

　　取100ml含鉻廢水置于水浴鍋內(nèi)的燒杯中，加入一定量的H2O2，調(diào)節(jié)廢水pH、反應(yīng)溫度等反應(yīng)條件，使含鉻廢水中的Cr3+充分氧化為Cr6+，反應(yīng)過程中充分?jǐn)嚢瑁磻?yīng)結(jié)束后過濾，去除部分重金屬離子雜質(zhì)沉淀，取濾液利用1.2中所示方法測定Cr6+的含量。

　　定義雙氧水的氧化指數(shù)為ρ：

　　式中：c0為原含鉻廢水中Cr6+的濃度，mg/l;c1為經(jīng)H2O2氧化處理后Cr6+的濃度，mg/l。

　　1.3.2 制備鉻黃實(shí)驗(yàn)

　　配制Pb2+濃度為1.0mol/l的含鉛溶液，取經(jīng)處理后的含鉻廢液100ml置于水浴鍋內(nèi)的燒杯中，將其與含鉛溶液按照一定比例混合，通過調(diào)節(jié)含鉛溶液投加量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等條件，將所生成黃色沉淀(鉻黃)經(jīng)過濾、烘干等處理用于產(chǎn)品檢測。

　　2、結(jié)果及分析

　　2.1 H2O2氧化實(shí)驗(yàn)

　　根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)及研究，通過調(diào)節(jié)H2O2投加量、pH、反應(yīng)溫度等條件，以H2O2的氧化指數(shù)為指標(biāo)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，其中各因素水平表如表1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2.

　　從表2可以看出，各因素對體系反應(yīng)的影響程度不同，其中，雙氧水投加量對Cr3+的氧化作用最大，其次為反應(yīng)溫度，最后為反應(yīng)pH，對比各實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中各項(xiàng)最優(yōu)條件為H2O2投加量10ml、pH=10、反應(yīng)溫度55℃。

　　為充分利用含鉻廢水中鉻元素，應(yīng)確保體系內(nèi)的鉻元素價(jià)態(tài)一致，從而避免鉻元素的損失。而含鉻廢水中Cr3+與Cr6+存在動(dòng)態(tài)平衡，通過調(diào)堿性、投加H2O2等，體系內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下所示：

　　從式(1)可以看出，在堿性環(huán)境下，含鉻廢水中的Cr6+主要以Cr42-形式存在;而隨著H2O2的加入，H2O2能夠?qū)U液中的的Cr3+氧化成為Cr6+，從而實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)體系內(nèi)鉻元素化合價(jià)的一致。在一定條件下，隨著H2O2的量不斷增大，H2O2的氧化指數(shù)不斷提高。

　　同時(shí)，從表2可以看出，隨著反應(yīng)溫度的不斷提高，H2O2的氧化指數(shù)不斷提高，原因可能是溫度的升高增大了離子傳質(zhì)的速度。但溫度過高又不利于反應(yīng)的進(jìn)行，故選擇反應(yīng)溫度為55℃。

　　另外，從表2及式(2)可以看出，隨著pH的不斷升高，H2O2的氧化指數(shù)不斷提升，體系內(nèi)Cr6+的濃度不斷提高，但當(dāng)反應(yīng)體系的pH過高時(shí)，雙氧水的氧化指數(shù)呈現(xiàn)出降低的趨勢，可能由于雙氧水在堿性條件下不穩(wěn)定，分解速率加快，故選擇pH=10。

　　設(shè)定該反應(yīng)下的最優(yōu)條件進(jìn)行H2O2氧化實(shí)驗(yàn)，H2O2投加量10ml/100ml、pH=10、反應(yīng)溫度55℃。

　　2.2 制備鉻黃實(shí)驗(yàn)

　　2.2.1 鉻黃制備及檢測

　　量取100ml經(jīng)處理后的含鉻廢水置于水浴鍋內(nèi)的燒杯中，向其中緩慢加入足量醋酸鉛溶液，設(shè)定反應(yīng)溫度為55℃，滴加醋酸溶液使體系pH=4，充分反應(yīng)后過濾。取濾渣置于烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干處理。

　　依據(jù)GB/T3184《鉻酸鉛顏料和鉬鉻酸鉛顏料》中鉻酸鉛的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測，其結(jié)果如表3所示。

　　從表3可以看出，實(shí)驗(yàn)制備的濾渣(鉻黃)能夠滿足GB/T3184中的規(guī)定。

　　2.2.2 廢液處理

　　取實(shí)驗(yàn)2.2.1所得濾液100ml置于燒杯中，向其中投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%重金屬螯合劑，充分反應(yīng)后檢測成分，其檢測結(jié)果如表4所示：

　　從表4可以看出，經(jīng)重金屬螯合劑處理后濾液的各項(xiàng)指標(biāo)均低于GB8978《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的各項(xiàng)排放指標(biāo)限值。

　　3、結(jié)論

　　(1)利用H2O2將Cr3+氧化為Cr6+，最優(yōu)條件為H2O2投加量10ml/100ml、pH=10、反應(yīng)溫度55℃;

　　(2)向經(jīng)H2O2氧化處理后的含鉻廢水中投加0.1mol/l的醋酸鉛溶液，生成鉻酸鉛(鉻黃)沉淀，經(jīng)檢測，所制備的鉻黃產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足GB/T3184中的各項(xiàng)規(guī)定;

　　(3)利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%重金屬螯合劑對所得濾液進(jìn)行處理，充分反應(yīng)后，經(jīng)檢測，其各項(xiàng)指標(biāo)均低于GB8978中的各項(xiàng)排放限值。(來源：商丘天辰環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?