基于化學沉淀法在電鍍廢水處理中的應用探討

曾佳敏

摘 要：電鍍廢水對水環(huán)境的破壞極為嚴重，需要對其處理予以一定的重視。主要對電鍍廢水處理展開了探討，通過介紹化學沉淀法在具體案例中的應用，對污水處理運行的過程及影響因素作了系統(tǒng)的分析，以期能為有關方面提供參考和借鑒。

關鍵詞：電鍍廢水；化學沉淀法；鉻離子；pH值

中圖分類號：X781.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.159

電鍍廢水是最難以處理的廢水之一，從電鍍廢水本身來看，其含量復雜，所含有害物質相對較多，各種化學物質都較為復雜。因此，要想更好地進行電鍍廢水處理，需要進一步提升電鍍廢水處理技術水平。而其中，化學沉淀法的應用給電鍍廢水的處理帶來了極大的幫助。

1 鉻元素的存在形態(tài)與生態(tài)效應的關系

鉻是一種帶少量藍色的銀白色金屬，鍍鉻層的硬度大，具有較強的耐磨性與反光效果。鉻在自然界中以化合物的形式存在，主要有三價鉻與六價鉻2種，六價鉻的鈉、鉀、銨鹽都溶于水。不同價的鉻離子的毒性略有不同，三價鉻是穩(wěn)定性較強的氧化態(tài)，在人的胃腸道內不易吸收，而六價鉻的毒性要比三價鉻強上百倍，對細胞的氧化與還原影響非常大，同時，對呼吸道與消化道有明顯的刺激作用。如果人長期處于鉻污染的環(huán)境中，將有可能會影響健康，甚至會出現(xiàn)中毒的現(xiàn)象。電鍍廢水成分復雜，除含氰廢水與酸堿廢水外，還有大量的重金屬廢水，都具有極大的危害性。根據(jù)重金屬元素分類的不同，可以將電鍍廢水分為含鉻廢水、含鎳廢水、含銅廢水等。這些污染物毒性非常強，多種重金屬都致癌。經過多年的研究，目前對于電鍍廢水的處理主要有物理方法、化學方法、生物方法等。化學沉淀法是一種簡單易操作的處理方法，反應快，反應產物

的毒性相對較低，目前已經得到了廣泛的應用。

2 化學沉淀法技術分析

采用化學沉淀法處理技術對電鍍廢水進行處理是一種典型的處理方式，主要是把電鍍廢水中的六價鉻離子通過Na2S2O5還原成三價鉻離子，通過不斷加入堿性物質對pH值進行調節(jié)，讓三價鉻離子與氫氧離子發(fā)生化學反應，生成氫氧化鉻，在試劑中產生絮凝狀沉淀。類似于Na2S2O5物質的還原劑還有硫酸亞鐵、二氧化硫等。正是這些化學試劑的高還原性將高價鉻離子順利地還原為低價離子，再進一步生成固化物，從而析出鉻離子。目前，采用化學沉淀法處理工藝一般由2個反應池處理——第一個反應池的主要作用是使用硫酸將廢水的pH值調節(jié)到2左右，加入還原劑，在第二個反應池中使用氫氧化鈉或氫氧化鈣來調節(jié)反應池中廢水的pH值，再通過加入絮凝劑，使沉淀物不斷析出，并去除。

3 化學沉淀法處理含鉻電鍍廢水的案例

3.1 廢水水質分析

供實驗處理的廢水是某電鍍車間排出的，主要含有六價鉻離子，其質量濃度為80 mg/L，廢水的pH值為6.2.

3.2 污水處理工藝分析

本實驗污水處理工藝流程如圖1所示。

在應用化學沉淀法對電鍍廢水進行處理時，采用反應池處理技術對電鍍廢水進行實驗處理，在反應池中使用硫酸將pH值調節(jié)到2左右，之后投入過量的Na2S2O5，用氫氧化鈉直接將反應池中的液體pH值調節(jié)到7左右，生成氫氧化鉻沉淀，再利用混凝劑將沉淀物去除。通過應用反應池實驗法對電鍍廢水進行處理，可以滿足日處理100 m3的要求，成本較低，工藝流程相對簡單。整個處理工藝當中發(fā)生的化學反應的方程式如下。

酸性條件下：Na2S2O5+H2O=2NaHSO3

2H2Cr2O7+6NaHSO3+3H2SO4=2Cr2（SO4）3+3NaSO4+8H2O

堿性條件下：Cr2（SO4）3+6NaOH=2Cr（OH）3+3Na2SO4

3.3 污水處理運行過程分析

污水處理過程如下：①在酸液儲槽中，硫酸的質量分數(shù)配制為30%，NaOH的質量分數(shù)配制為20%.在還原劑儲槽中配制質量分數(shù)為20%的焦亞硫酸鈉溶液。所有溶液溶解時間規(guī)定為10 min，同時加氣攪拌。②在混凝劑儲槽中配制質量分數(shù)為10%的聚合氯化鋁（PAC）溶液，在助凝劑儲槽中配制質量分數(shù)為0.1%的聚丙烯酞胺（PAM）溶液，配置時同時投加質量分數(shù)為5%的NaOH。溶解時間均為20 min，同時加氣攪拌。③當含鉻廢水調節(jié)池達到高液位時，電控柜上峰報警器報警，手動開啟污水提升泵，調節(jié)水量至10 m3/h，液位計輸出信號控制污水提升泵低液位自動停止。④調節(jié)還原池進水的pH值在2～3之間。⑤投加還原劑焦亞硫酸鈉，使pH值為3.75.⑥通過中和池，使pH值處于7～8之間。⑦PAC投加量為30 g/m，即0.75 kg/h；PAM投加量為5 g/m，即0.125 kg/h。二者均由計量泵自動投加，計量泵與廢水調節(jié)池污水提升泵聯(lián)動，同起同停。

3.4 影響實驗結合的因素分析

經過總結，化學沉淀法的影響因素主要是還原劑的加入量、pH值的控制和廢水中鉻離子的質量濃度。

3.4.1 還原劑的加入量

還原劑Na2S2O5的加入量對還原反應中六價鉻離子有著重要的影響。根據(jù)化學反應計算公式可以計算用量，Na2S2O5的加入量應為六價鉻量的16倍。通過不斷實驗與總結得出，當實際添加還原劑的量多于16倍的六價鉻時，效果才會更加明顯。還原劑最佳添加量為鉻離子總量的20～23倍，這時實驗反應基本處于平衡狀態(tài)，能夠實現(xiàn)鉻的最大化去除。

3.4.2 pH值的控制

pH值對化學反應的影響也非常重要，在實際的實驗或處理過程中，要嚴格控制。在還原反應中，隨著六價鉻不斷轉變成為三價鉻，反應池中溶液的pH值不斷上升。在這一過程中，第一階段是六價鉻離子與還原劑進行化學反應，主要介質呈酸性。這時，需要使用酸性液體將廢水pH值調節(jié)至2～3.在實驗過程中，當pH值上升到3.8時，將會出現(xiàn)少量的過氧化鐵。此時的化學還原反應接近終點。第二階段主要是沉淀反應。通過氫氧化鈉或氫氧化鈣的加入，溶液pH值上升至9，在堿性條件下，三價鉻離子將會完全生成氫氧化鉻沉淀，在加入混凝劑后，把沉淀完全去除。

3.4.3 廢水中鉻離子的質量濃度

電鍍廢水中鉻離子的濃度對化學反應也有著重要的影響。當電鍍廢水中鉻離子的質量濃度大于220 mg/L時，水中的氫氧化鉻固體混凝懸浮物不斷增多，電鍍廢水的初始濃度不斷增大，絮凝沉淀后的上清液中鉻總量明顯增加，隨著電鍍廢水濃度的不斷增大，去除的效果反而更差。所以需要在對電鍍廢水進行處理前，通過一定的檢測手段對廢水中的鉻離子含量進行測控，從而經過計算制訂最科學的處理方案。一般廢水中鉻、鉻離子質量濃度的測量采用二苯碳酞二阱法，并用分光光度計來測量吸光度，得到一個曲線圖。通過鉻標準曲線計算出樣品中鉻的總量，根據(jù)初始濃度與處理后的鉻濃度值來計算鉻的去除率。

4 結束語

綜上所述，電鍍廢水的污染與處理已經成為全世界共同探討的話題。為了降低對環(huán)境的污染，出現(xiàn)了很多處理重金屬的可行性技術。本文通過對化學沉淀法的應用進行分析，認為化學沉淀法能為有效處理電鍍廢水帶來幫助，值得推廣應用。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕