吳少杰， 朱泮民
?（河南城建高等專(zhuān)科學(xué)校市政系， 河南平頂山 467001）

　　摘　要：結(jié)合微電解法的電化學(xué)本質(zhì)，通過(guò)小試對(duì)優(yōu)化含鉻廢水微電解處理的操作條件進(jìn)行了探討。?
　　關(guān)鍵詞：微電解；含鉻廢水；優(yōu)化
　　中圖分類(lèi)號(hào)：X703.1
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2002)08-0049-02

1 試驗(yàn)部分

1.1 廢水水樣
　　水樣為實(shí)驗(yàn)室模擬電鍍廢水的配水水樣，用分析純K₂Cr₂O₇·2H₂O配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液 經(jīng)特制的緩沖溶液稀釋得到，Cr⁶⁺濃度分別為50、70、140mg/L。緩沖溶液采用磷酸+醋酸+硼酸和NaOH組成的Britton-Robison緩沖體系，用以控制反應(yīng)時(shí)的pH值。
1.2 裝置和流程
　　試驗(yàn)裝置如圖1所示。

　　濾料塔系用兩個(gè)100mL堿式滴定管(填裝經(jīng)過(guò)預(yù)處理的鑄鐵鐵屑)改制而成，原水自高位水箱經(jīng)過(guò)控制閥門(mén)流出，自下而上通過(guò)濾料塔，在塔內(nèi)完成電化學(xué)反應(yīng)以后進(jìn)入沉淀池，在沉淀池內(nèi)水中的Fe³⁺和Cr³⁺通過(guò)沉淀(加石灰調(diào)節(jié)pH值)去除，沉淀出水需分析測(cè)定。廢水在濾料塔內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間通過(guò)閥門(mén)控制(調(diào)節(jié)流量)，流量一般控制在1.0～25mL/min之間。
1.3 鐵屑濾料的預(yù)處理
　　試驗(yàn)用鑄鐵鐵屑主要由純鐵和碳化鐵(Fe₃C)組成，其中Fe₃C以極為細(xì)小的微粒分散在鐵屑內(nèi)。當(dāng)將鐵屑浸沒(méi)在電解質(zhì)溶液(如電鍍工業(yè)廢水)中時(shí)，F(xiàn)e₃C和純鐵之間存在著明顯的電勢(shì)差，這樣便在兩者之間形成了無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)微原電池。在這些細(xì)微原電池中純鐵為陽(yáng)極、Fe₃C為陰極。
　　鐵屑(粒度為1.2～12mm)用清洗劑和稀鹽酸進(jìn)行活化處理，再用清水淋洗至中性后裝入濾料塔柱。
1.4 測(cè)定方法
　　配水及出水中Cr⁶⁺采用二苯碳酰二肼比色法測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 停留時(shí)間的影響
　　在pH=5～6、Cr⁶⁺為90mg/L時(shí)，Cr⁶⁺去除率與接觸時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。?

　　從圖2可知，Cr⁶⁺的去除率與廢水和鐵屑的接觸反應(yīng)時(shí)間密切相關(guān)。在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中Cr⁶⁺的去除率隨接觸反應(yīng)時(shí)間的增加而急劇上升，20min時(shí)其去除率達(dá)到了99.5%，此后Cr⁶⁺的去除率隨接觸時(shí)間的增加而提高緩慢(40min后變化不再明顯)。在靜態(tài)試驗(yàn)中Cr⁶⁺的去除率隨接觸時(shí)間的增加呈逐漸增大的趨勢(shì)，其達(dá)到最大去除率(99%)所需 時(shí)間一般在70min以上。
2.2 pH值的影響
　　廢水的pH值不僅影響反應(yīng)的氧化還原電極電勢(shì)，還會(huì)影響電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物(Cr³⁺和Fe³⁺)發(fā)生水解反應(yīng)的難易程度，而水解產(chǎn)物Fe(OH)₃和Cr(OH)₃若在鐵屑表面 發(fā)生沉積則會(huì)大大降低鑄鐵表面微電池電極的活性，妨礙Fe²⁺的釋放，從而降低濾料的處理效率。圖3是Cr⁶⁺(濃度為70mg/L)的去除率和pH值的關(guān)系曲線。

　　從圖3可以看出，Cr⁶⁺的去除率與pH值密切相關(guān)，當(dāng)pH值為5～6時(shí)Cr⁶⁺的去除效果比較理想。
2.3 Cr⁶⁺濃度與去除率的關(guān)系
　　在試驗(yàn)中廢水流量為2.4mL/min，不同Cr6+濃度的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 Cr⁶⁺濃度與去除率 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

　　工業(yè)廢水中Cr⁶⁺的濃度一般為30～150mg/L，可見(jiàn)用微電解法對(duì)其處理可達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 結(jié)論

　?、?利用鐵屑濾料塔中發(fā)生的微電解反應(yīng)處理高濃度Cr⁶⁺工業(yè)廢水，適宜的pH值(5～6)可使Cr⁶⁺的去除率達(dá)99.5%以上。但是，pH值較高時(shí)(pH＞6)，微電解反應(yīng)形成的Cr⁶⁺和Fe³⁺在塔內(nèi)容易發(fā)生水解沉淀并附著在鐵屑濾料表面，導(dǎo)致鐵屑表面鈍化，Cr⁶⁺的去除率會(huì)急劇下降。要恢復(fù)濾料塔的去除效率，需用稀鹽酸對(duì)鐵屑進(jìn)行活化處理。對(duì)含Cr³⁺和Fe³⁺的廢水從濾料塔排出后再進(jìn)行沉淀，其對(duì)整個(gè)工藝運(yùn)行有重要影響。
　?、?延長(zhǎng)濾料塔內(nèi)微電解反應(yīng)的時(shí)間在一定程度上有利于提高Cr⁶⁺的去除率，但是延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間勢(shì)必加大濾料塔的體積，增加投資和運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)易引起Cr³⁺和Fe²⁺的轉(zhuǎn)化物阻塞濾料塔。因此，濾料塔內(nèi)反應(yīng)時(shí)間在30～50min時(shí)比較合適。
　　③ 在微電解反應(yīng)過(guò)程中陽(yáng)極產(chǎn)物Fe²⁺化學(xué)活性很高，可迅速將廢水中的Cr⁶⁺還原成Cr³⁺，同時(shí)還可以與廢水中的溶解氧反應(yīng)生成Fe(OH)₃，它有很強(qiáng)的吸附能力，可吸附廢水中多種重金屬離子并經(jīng)沉淀去除。
　?、?鐵屑濾料微電解法是一個(gè)以廢治廢的實(shí)用水處理技術(shù)，方法簡(jiǎn)單、原料易得、投資少、便于在實(shí)際中推廣。

參考文獻(xiàn)：
［1］ GB8978—1996，污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.
［2］ GB3938—88，地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

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　　收稿日期：2002-02-22