混凝－吸附聯(lián)合處理含鉻廢水的研究

曹 福， 童 佳

（江蘇科技大學(xué) 生物與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

混凝－吸附聯(lián)合處理含鉻廢水的研究

曹 福， 童 佳

（江蘇科技大學(xué) 生物與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

采用新型混凝劑聚磷氯化鋁鐵（PPAFC）對(duì)含鉻廢水進(jìn)行混凝處理；再采用鋁化改性膨潤(rùn)土對(duì)含鉻廢水進(jìn)行吸附處理。結(jié)果表明：在PPAFC 40mg／L，鋁化改性膨潤(rùn)土2.0g／L，室溫的條件下，總鉻的去除率超過(guò)99.8%，出水中總鉻的質(zhì)量濃度達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900-2008）要求。

鋁化改性膨潤(rùn)土；混凝；吸附；含鉻廢水

0 前言

電鍍廢水水質(zhì)復(fù)雜、水量大，廢水中含有劇毒的氰化物以及大量的重金屬離子，這些物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，必定會(huì)對(duì)人類健康及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害［1－2］。其中，鍍件清洗水是含鉻廢水的主要來(lái)源，幾乎占車間含鉻廢水排放量的80%以上［3］。含鉻廢水會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，因此，對(duì)含鉻廢水的處理進(jìn)行研究尤為重要［4－5］。膨潤(rùn)土具有吸水性好、比表面積大、吸附能力和離子交換能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者常將其用于重金屬污染的治理［6－8］。

本文采用新型混凝劑聚磷氯化鋁鐵（PPAFC）對(duì)含鉻廢水進(jìn)行混凝處理；再采用鋁化改性膨潤(rùn)土對(duì)含鉻廢水進(jìn)行吸附處理。廢水經(jīng)混凝沉淀及吸附處理后，出水中總鉻的質(zhì)量濃度達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900-2008）要求。該方法操作過(guò)程簡(jiǎn)單，適于推廣應(yīng)用，對(duì)處理含重金屬?gòu)U水有一定的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

膨潤(rùn)土（分析純），三氯化鋁（分析純），亞硫酸鈉（分析純），PPAFC（自制，參照文獻(xiàn)［9］），重鉻酸鉀（分析純），二苯碳酰二肼（分析純）。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

FA 2004型電子天平，SHA-C型恒溫振蕩器，751GD型紫外分光光度計(jì)，pH-2F型數(shù)字pH計(jì)，六聯(lián)電動(dòng)攪拌機(jī)，80-2B型臺(tái)式離心機(jī)。

1.3 鋁化改性膨潤(rùn)土的制備

將膨潤(rùn)土配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的懸浮液，在攪拌條件下滴入三氯化鋁溶液，之后于80℃下陳化2天；再用去離子水洗滌至無(wú)Cl－為止，在105℃下烘干，研磨，過(guò)200目篩，待用。

1.4 混凝實(shí)驗(yàn)方法

含鉻廢水取自鎮(zhèn)江某電鍍廠，廢水中總鉻的質(zhì)量濃度為150mg／L，pH值為2～3。

取含鉻廢水200mL，在攪拌條件下加入一定量的亞硫酸鈉溶液，攪拌5min，將溶液的pH值調(diào)至8～9；之后加入混凝劑，快速攪拌2min（攪拌速率為200r／min），再慢速攪拌10min（攪拌速率為50 r／min），靜置沉降30min后，測(cè)定上清液中總鉻的質(zhì)量濃度。

1.5 吸附實(shí)驗(yàn)方法

取100mL經(jīng)還原混凝處理后的上清液于250 mL具塞錐形瓶中，加入一定量的鋁化改性膨潤(rùn)土，調(diào)節(jié)溶液的pH值；將錐形瓶固定在恒溫振蕩器中，在（25±1）℃的條件下振蕩一段時(shí)間（振蕩頻率為110r／min），靜置，離心，測(cè)定上清液中總鉻的質(zhì)量濃度。

1.6 測(cè)定方法

采用高錳酸鉀氧化－二苯碳酰二肼分光光度法（GB／T 7466-87）測(cè)定總鉻的質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 混凝劑的選擇

選取自制PPAFC、氯化鋁（AC）、氯化鐵（FC）和聚合氯化鋁（PAC）作為混凝劑，考察混凝劑對(duì)總鉻的去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖1所示。

圖1 混凝劑對(duì)總鉻的去除率的影響

由圖1可知：隨著混凝劑的投加量的增加，總鉻的去除率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。投加量較少時(shí)，混凝劑不能夠提供足夠的電中和及卷掃作用，混凝效果較差；投加量較大時(shí)，膠體微粒表面所帶正電荷過(guò)多，導(dǎo)致微粒不穩(wěn)定。而對(duì)于無(wú)機(jī)混凝劑而言，混凝劑過(guò)量會(huì)使廢水的pH值下降，導(dǎo)致氫氧化鉻溶解。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：新型混凝劑PPAFC的處理效果明顯好于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)混凝劑FC和AC的，略優(yōu)于PAC的。PPAFC的投加量為40mg／L時(shí)，總鉻的去除率可達(dá)85.8%；投加量為60mg／L時(shí)，總鉻的去除率可達(dá)91.1%。此外，混凝處理大大降低了廢水的COD，出水更清澈，減少對(duì)后續(xù)處理的壓力?？紤]到生產(chǎn)成本，實(shí)驗(yàn)選取PPAFC的最佳投加量為40mg／L。

2.2 吸附劑的選擇

選取爐渣、粉煤灰、原土和鋁化改性膨潤(rùn)土對(duì)含鉻廢水進(jìn)行吸附處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖2所示。

圖2 吸附劑對(duì)總鉻的去除率的影響

由圖2可知：隨著吸附劑的投加量的增加，總鉻的去除率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。鋁化改性膨潤(rùn)土對(duì)含鉻廢水的處理效果比爐渣、粉煤灰和原土的好。當(dāng)鋁化改性膨潤(rùn)土的投加量為1.0g／L時(shí)，總鉻的去除率達(dá)到95.0%；投加量為2.0g／L時(shí)，總鉻的去除率大于99.8%，出水中總鉻的質(zhì)量濃度遠(yuǎn)低于《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900-2008）的要求。這主要是因?yàn)樵诟男詴r(shí)鋁進(jìn)入了膨潤(rùn)土的層狀結(jié)構(gòu)中，從而使有機(jī)膨潤(rùn)土的層間距增大，離子更容易進(jìn)入膨潤(rùn)土內(nèi)部而被吸附［4］。

2.3 pH值的影響

在室溫下，調(diào)節(jié)水樣的pH值，加入鋁化改性膨潤(rùn)土2.0g／L，恒溫振蕩30min，離心后取上清液分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖3所示。

圖3 pH值對(duì)總鉻的去除率的影響

由圖3所示：總鉻的去除率隨著pH值的增加而增大。在酸性條件下，溶液中大量的H＋與鉻產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，鋁化改性膨潤(rùn)土對(duì)鉻的吸附效果相對(duì)較差；此外，鋁化改性膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)中的Al—O—H具有兩性，在酸性條件下容易電離而使膨潤(rùn)土表面帶正電荷，從而對(duì)陽(yáng)離子的吸附不利。當(dāng)pH值升高時(shí)，溶液中OH－增加，降低了競(jìng)爭(zhēng)吸附，間接增加了總鉻的去除率。所以，pH值在中性或堿性條件下對(duì)總鉻的吸附有利?？紤]到混凝處理后pH值為8左右，并且為防止二次污染，實(shí)驗(yàn)選取pH值為8。

2.4 吸附時(shí)間的影響

在室溫下，調(diào)節(jié)水樣的pH值為8，加入鋁化改性膨潤(rùn)土2.0g／L，恒溫振蕩不同時(shí)間，離心后取上清液分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖4所示。

圖4 吸附時(shí)間對(duì)總鉻的去除率的影響

由圖4可知：吸附時(shí)間小于30min時(shí)，隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，總鉻的去除率顯著升高；吸附時(shí)間大于30min后，總鉻的去除率上升緩慢，曲線趨于平緩。因此，實(shí)驗(yàn)將吸附時(shí)間控制在30min左右。

2.5 吸附溫度的影響

調(diào)節(jié)水樣的pH值為8，加入鋁化改性膨潤(rùn)土2.0g／L，改變吸附溫度，振蕩30min，離心后取上清液分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖5所示。

圖5 吸附溫度對(duì)總鉻的去除率的影響

由圖5可知：溫度為30℃時(shí)，總鉻的去除率達(dá)到最大值，為99.4%；溫度大于30℃時(shí)，總鉻的去除率隨著溫度的升高略有降低?？紤]到25℃時(shí)的吸附性能與30℃時(shí)的相差不大且可以減少工程運(yùn)行的費(fèi)用，實(shí)驗(yàn)選取室溫進(jìn)行吸附。

3 結(jié)論

（1）采用新型混凝劑PPAFC對(duì)含鉻廢水進(jìn)行還原混凝處理，處理效果好于常用的混凝劑PAC，AC和FC的。

（2）采用鋁化改性膨潤(rùn)土對(duì)經(jīng)還原混凝處理后的含鉻廢水進(jìn)行吸附處理，處理效果好于爐渣、粉煤灰和原土的。

（3）在PPAFC 40mg／L，鋁化改性膨潤(rùn)土2.0 g／L，室溫的條件下，總鉻的去除率超過(guò)99.8%，出水中總鉻的質(zhì)量濃度達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900-2008）。

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A Study of Joint Treatment of Wastewater Containing Chromium by Coagulation and Adsorption

CAO Fu， TONG Jia
（School of Biology and Environment Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212003，China）

Polymeric phosphate-aluminum ferric chloride（PPAFC）flocculent was used to perform a coagulation treatment on wastewater containing chromium，and then Al-modified bentonite was used to conduct a adsorption treatment on the wastewater containing chromium.The results show that the removal ratio of total chromium can exceed 99.8%when PPAFC is 40mg／L，Al-modified bentonite 2.0g／L，room temperature.The mass concentration of total chromium in the discharged water meets the Electroplating Pollutant Discharge Standards（GB 21900-2008）.

Al-modified bentonite；coagulation；adsorption；wastewater containing chromium

X 781.1

A

1000-4742（2012）04-0046-03

2011-03-28