前言 据不完全统计,我国电镀厂每年排出的废水约40亿ｍ3[1]。电镀废水不仅量大,而且对环境污染也严重。由于含有自然界不能降解的重金属离子,因此,对电镀废水的处理历来受到各国政府的重视。对电镀废水处理主要有化学沉淀法、电解法、离子交换法和膜处理法[2]等。化学法是目前国内外应用最广的。化学法处理电镀废水具有技术成熟、投资小、处理成本低、适应性强、管理方便、自动化程度高等诸多优点,加上砂滤能使出水水质澄清,达标排放,不失为既经济又有效的一种方法。本文研究了氢氧化钠中和沉淀酸性含铜电镀废水的影响因素,得到了重金属铜去除率较高的反应条件。 1实验 1.1仪器与试剂 721型可见分光光度计(上海欣茂仪器有限公司),ＪＪ1型精密电动搅拌器(苏州威尔实验用品有限公司),ＰＨＳ3Ｃ型精密酸度计(上海大普仪器有限公司);氢氧化钠(分析纯),聚丙烯酸钠,聚丙烯酰胺,聚乙烯醇。 1.2实验水样 实验水样取自贵阳市083系统宇光分公司电镀车间酸性含铜废水。 1.3实验方法 移取400ｍＬ实验水样于500ｍＬ烧杯中,加入一定量的氢氧化钠溶液,搅拌一定时间后,加入一定量的絮凝剂,沉降,静置过滤。经分光光度法[3]检测滤液中铜离子的质量浓度,计算废水中铜离子的去除率。 2结果与讨论 2.1ｐＨ值对铜去除效果的影响 ｐＨ值对铜去除效果有最直接的影响。实验水样中Ｃｕ2+的质量浓度为367ｍｇＬ,搅拌时间4ｍｉｎ,在室温下进行。配制质量分数为20%的氢氧化钠。改变氢氧化钠加入量,以调节废水ｐＨ值,试验结果如图1所示。
图1是在实验过程中,用氢氧化钠溶液来调节废水ｐＨ值,测得的ｐＨ值与沉淀过滤后滤液中铜的质量浓度的关系曲线。 从图1可以看出,刚开始反应时,随着溶液ｐＨ值的增加,其滤液中铜的质量浓度变化较小;当溶液ｐＨ=5.6～8.5时,在此段ｐＨ值范围内,滤液中铜的质量浓度变化很大。当溶液ｐＨ值达到8.5左右时,滤液中铜的质量浓度小于1ｍｇＬ。随着溶液ｐＨ值的继续增加,当ｐＨ>11.3左右时,滤液中铜的质量浓度又逐渐增大,变化较小,同时沉淀颜色由浅蓝色变为深蓝色。当ｐＨ>13.5后,滤液中铜随ｐＨ值的增加继续增大,且变化较大。 2.2搅拌时间对铜去除率的影响 固定水样中的Ｃｕ2+的质量浓度为367ｍｇＬ,加入氢氧化钠溶液,控制废水ｐＨ值8.5,改变搅拌时间,结果如图2所示。
从图2中可看出,氢氧化钠中和沉淀铜离子的速率较快,在搅拌时间2ｍｉｎ以内,铜去除率高达99.78%。随着搅拌时间的增加,铜去除率随之有所增加,但变化较小。因此,搅拌时间对铜去除率影响不大,考虑到搅拌时间包括加碱及反应时间,故取搅拌时间4ｍｉｎ即可。 2.3温度对铜去除率的影响 固定水样中的Ｃｕ2+的质量浓度为367ｍｇＬ,控制废水ｐＨ值8.5,搅拌时间4ｍｉｎ,改变反应温度,结果如图3所示。
由图3可看出,随着温度的升高,铜去除率呈下降趋势,但铜去除率变化较小。因此,温度对氢氧化钠处理含铜废水的影响不大,故选择室温下进行废水处理。 2.4絮凝剂对固液分离的效果 由于所得到的氢氧化铜沉淀颗粒微细而疏松,沉淀时间较长,1ｈ后上清液中仍有细小颗粒未能沉降至底部,上层清液未完全澄清透明,且上层清液稍加搅拌,沉淀又会上浮,影响上层清液的排放和沉淀的效果。因此,需选取合适的絮凝剂,使沉淀颗粒增大,加速沉淀速度,缩短沉淀时间。 本实验选取3种高分子絮凝剂:聚丙烯酰胺(ＰＡＭ)、聚丙烯酸钠(ＰＡＡＳ)、聚乙烯醇(ＰＶＡ)。这3种有机絮凝剂不与沉淀发生化学反应,有利于沉淀。 将废水加碱中和沉淀后,分别加入一定量的絮凝剂(均配制质量浓度为0.5ｇＬ),再倾入500ｍＬ量筒内,观察其沉淀高度。考察加入絮凝剂后,沉降时间与沉淀高度关系,得到图4、5、6。
由图4可看出,当加入质量浓度为0.5ｇＬ的ＰＡＭ3.5ｍＬ时,沉淀下降最快,且最终沉淀高度最低。但在实验过程中,观察其沉降过程,其生成的絮状体易破碎,致使有部分絮体漂浮在上层清液中,久久不能沉降,因此,加入ＰＡＭ2.5ｍＬ时絮凝沉降效果最好。
从图5可看出,当加入质量浓度为0.5ｇＬ的ＰＡＡＳ1.5ｍＬ时,以及从图6表明,当加入质量浓度为0.5ｇＬ的ＰＶＡ2.5ｍＬ时,絮凝沉降效果最好。 综合考虑,当加入质量浓度为0.5ｇＬ的聚丙烯酸钠1.5ｍＬ时沉降速度最快,且絮体较为密实,显示较好的稳定性,利于固液分离,其絮凝沉降效果最好。 3结论 (1)对酸性含铜电镀废水,其处理效果最优条件为:控制ｐＨ值8.5,搅拌时间为4ｍｉｎ,常温,处理后的废水中铜离子的质量浓度显著低于国标规定的污水排放标准[4]。 (2)加入高分子有机絮凝剂聚丙烯酸钠,显著提高沉降速度,颗粒明显增大,利于后期对铜的回收。与一般处理废水所选用有机絮凝剂与无机絮凝剂混合投加絮凝效果相比较,本实验考虑到后期回收铜,故只选用有机絮凝剂。虽然聚丙烯酸钠的单价较常用有机絮凝剂聚丙烯酰胺的高,但其用量少,且沉淀效果优于聚丙烯酰胺的。综合来看,选用聚丙烯酸钠作为处理酸性含铜电镀废水的絮凝剂,效果较优。 参考文献: [1]黄瑞光.21世纪电镀废水治理的发展趋势[Ｊ].电镀与精饰,2000,22(3):1 2. [2]孟祥和,胡国飞.重金属废水处理[Ｍ].北京:化学工业出版社,2000. [3]国家环境保护局.ＧＢ7474 87[Ｓ]. [4]国家环境保护局.污水综合排放标准.ＧＢ8978[Ｓ].
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