含铬废水处理技术现状与发展研究报告Word文档格式.docx

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第三章结果与讨论……………………………………………………1

3.1获得率的测定……………………………….………..……..1

3.2吸附动力学分析……………………………………...……..1

3.3浸泡重金属测定…………………………………………….1

3.4结论………………………………………………………….1

参考文献…………………………………………….…….……1

第一章绪论

1.1课题研究背景

随着经济的发展，铬及其化合物在工业上得到了广泛的应用，涉及了冶金、电镀、制革、油漆等一系列行业，促进了经济增长的同时，也产生了大量的含铬废水。

含铬废水排入环境后，对大气、水体、环境都会造成污染，严重威胁着生态环境和人体的健康；

铬的化合物以二价（如CrO>

、三价（如Cr2O3>

和六价（如CrO3>

的形式存在，但以三价和六价的化合物最为常见。

其毒性则以六价铬最强，约为三价铬的一百倍，三价铬次之，而二价铬和铬本身毒性很小或无毒性。

六价铬具有强水溶性，因此其能够容易的随着雨水进入水体，铬化物可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵人人体，在人体的肝、肾、内分泌系统和肺部积聚。

毒理作用是影响体内物质氧化、还原和水解过程，与核酸、核蛋白结合影响组织中的磷含量。

铬化合物具有致癌作用。

铬化合物以蒸汽和粉尘的方式进入人体组织中，代谢和被清除的速度缓慢，会引起鼻中隔穿孔、肠胃疾患、白血球下降、类似哮喘的肺部病变。

皮肤接触铬化物可引起愈合极慢的“铬疮”。

水中的铬可在鱼的骨骼中积累，此时Cr3+比Cr6+的毒性还大。

浓度为3.0mg/L即对淡水鱼有致死作用；

浓度为0.01mg／L，便可使一些水生生物致死，使水体的自净作用受到抑制。

若用含铬的污水灌溉农田，铬便在植物体内积聚，土壤中有机质的消化作用受到抑制，造成农业减产。

铬的污染主要是由工业引起。

因此，各国对排放的废水、渔业水域水质、农田灌溉水质、地面水以及饮用水的铬含量，均有严格规定。

我国已把六价铬规定为实施总量控制的指标之一，并规定工业排放的废水中六价铬最高浓度为0.5mg／L，总铬的最高浓度为1.5mg／L，且不得用稀释法代替必要的处理；

生活饮用水中铬含量不得超过0.05mg／L。

因此研究对含铬废水的除铬技术成为了研究的热点，除铬技术的发展对国民经济的发展具有重要的意义。

1.2含铬废水处理技术现状

含铬废水的处理是指采用物理法、化学法、物理化学法将含铬废水中的铬去除的过程，目前常用的方法有化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、生物法、吸附法、漂白粉氧化法、铁氧体法等。

<

1）化学沉淀法

化学沉淀法是目前应用较为广泛的含铬废水处理方法。

其基本原理是在酸性条件下向废水中加入还原剂，将Cr6+还原成Cr3+，然后再加入石灰或氢氧化钠，使其在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀，从而去除铬离子。

可作为还原剂的有：

SO2、FeSO4、Na2SO3、NaHSO3、Fe等。

还原沉淀法具有一次性投资小、运行费用低、处理效果好、操作管理简便的优点，因而得到广泛应用，但在采用此方法时，还原剂的选择是至关重要的一个问题。

2）离子交换法

离子交换法是借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应除去水中有害离子。

目前在水处理中广泛使用的是离子交换树脂。

对含铬废水先调pH值，沉淀一部分Cr3+后再行处理。

将废水通过H型阳离子交换树脂层，使废水中的阳离子交换成H+而变成相应的酸，然后再通过OH型阴离子交换成OH-，与留下的H+结合生成水。

吸附饱和后的离子交换树脂，用NaOH进行再生。

离子交换法的优点是处理效果好，废水可回用，并可回收铬酸。

尤其适用于处理污染物浓度低、水量小、出水要求高的废水。

缺点是工艺较为复杂，且使用的树脂不同，工艺也不同。

一次投资较大，占地面积大，运行费用高，材料成本高，因此对于水量很大的工业废水，该法在经济上不适用。

3）电解还原法

电解还原法是铁阳极在直流电作用下，不断溶解产生亚铁离子，在酸性条件下，将Cr6+还原为Cr3+。

用电解法处理含铬废水，优点是效果稳定可靠，操作管理简单，设备占地面积小，废水中的重金属离子也能通过电解有所降低。

缺点是耗电量较大，消耗钢板，运行费用较高，沉渣综合利用等问题有待进一步解决。

4）铁氧体法

铁氧体法实际上是硫酸亚铁法的发展，向含铬废水中投加废铁粉或硫酸亚铁时，Cr6+可被还原成Cr3+。

再加热、加碱、通过空气搅拌，便成为铁氧体的组成部分，Cr3+转化成类似尖晶石结构的铁氧体晶体而沉淀。

铁氧体是指具有铁离子、氧离子及其他金属离子所组成的氧化物。

铁氧体法不仅具有还原法的一般优点，还有其特点，即铬污泥可制作磁体和半导体，这样不但使铬得以回收利用，又减少了二次污染的发生，出水水质好，能达到排放标准。

但是，铁氧体法也有试剂投量大，能耗较高，不能单独回收有用金属，处理成本较高的缺点。

（5>

生物法

生物法包括生物沉淀、生物絮凝等，生物法的实质是利用微生物及其新陈代谢的吸附作用、酶的崔化转化作用、絮凝作用等对废水中的Cr6+的还原、富集；

虽然传统的物理法、化学法在处理废水有一定的成效，但是耗资太大，并且可能产生二次污染，生物法具有成本低、效果好、无二次污染等优点。

经过多年的科研开发，现在已经有许多菌种被运用到废水的处理，取得了较好的效果。

（6>

吸附法

固-液界面存在吸附，固体表面有吸附水中溶解物及胶体物的能力，吸附法就是利用这一原理处理废水；

吸附剂具有巨大的比表面积以及表面能，因此能将废水中的金属离子除去；

此外，吸附剂对水量和水质具有较强的抗冲击能力，使用后可以再生，且不产生二次污染，来源广泛，价格便宜，具有较好的经济性。

在实际操作中，要根据废水水质及污染物的不同特性选择恰当的吸附剂，这样才会有较好的处理效果。

吴克明等采用活性炭填充反应柱的方法处理含铬废水，六价铬的去除率可以达到98%，处理过后的水质排放符合国家工业废水的排放标准：

贾陈忠等利用处理含铬废水，反应过后得到了活性炭工作的饱和吸附容量为803.41mgCr6+/g,六价铬的去除率达99%以上。

近年来，利用农业秸秆制备制备活性炭用以吸附废水中有毒有害物质称为了研究的热点；

张继义、徐春梅等研究了氯化锌法改性小麦制备生物碳质吸附剂的最佳工艺条件以及产品对水体中磷酸根的去除效果，研究表明：

当氯化锌质量浓度为250mg/l、浸渍比为2.2:

1、活化温度600、活化时间45min时，所得到的小麦秸秆生物碳质吸附剂的得率为37.85%，对废水中磷酸根的去除率为99.33%；

1.3污泥活性炭的研究现状

用城市污水处理厂的污泥制备活性炭是上世纪80年代后期出现的一种新型利用途径，因为其制备成本低，用途及其广泛，制成的活性炭产品可以用于污水处理去除污水中有毒有害物质，具有良好的经济效益与社会效益，因此对污泥活性炭的研究成为了热点。

四川省乐山市环境科学研究所万红云利用活性污泥制造活性炭，并对活性炭的媳妇等温线进行了报道；

2001年中国环境科学院胡华龙等利用石化污泥生产新型除油吸附剂的实验研究；

张仲燕、卞华松等采用先干燥再浸渍活化流程对有机污泥进行了改制含碳吸附剂工艺的研究；

改制成碘值为512mg/g以上的含碳吸附剂，并利用其处理电泳漆废水和含苯酚废水；

余兰兰、钟秦等以城市污水处理厂剩余污泥为原料，采用不同活化方法制备活性炭吸附剂，采用单因素实验党法，对比不同活化剂的活化效果，并对影响活化产物吸附性能的因素进行了研究。

结果表明：

化学活化法制备的活性炭吸附剂吸附性能较好，用化学活化法制备的活性炭吸附剂处理城市污水。

COD的去除率较高，污水色度也有较大改善。

1.4本章结论

（1>

经过一系列含铬废水除铬方法的对比，吸附法处理废水具有原料来源广，价格便宜，效果好等优点，具备了经济性和实用性，因此吸附法是最处理含铬废水最好的方法；

2）大量的科学研究表明：

利用污泥活性炭吸附剂处理含铬废水是最经济有效的方法。

第二章实验方法与材料

2.1实验仪器与设备

本研究是在四川农业大学土木工程学院实验室进行，用到的主要仪器与设备有：

1）瓷坩埚；

2）电子天平；

3）马弗炉；

4）电热鼓风干燥箱；

5）ph测量仪<

或ph试纸）；

2.2实验材料来源与特性分析

本实验所用的玉M秸秆采自都江堰周边农村，玉M秸秆采回后用自来水洗净，洗净之后放入80的温箱中烘2小时烘至恒重后将玉M秸秆粉碎过65目筛，然后装入棕色瓶备用；

城市污泥取自都江堰污水处理场，取回后先自然风干后在放入烘箱烘至恒重，之后将污泥粉碎，对污泥的性质进行分析，污泥的物化指标只要包括：

含水率、挥发性固体、灰分、PH、重金属含量。

1）测定含水率：

污泥含水率是指污泥所含水分的质量与污泥总质量的百分比；

首先用千分之一电子天平取10.000g污泥，将污泥放入恒重的坩埚中，再放入110烘箱中烘2，冷却后称重即得到含水率。

本实验做三组平行实验，取其平均值。

污泥中的含水率w用%表示,按照下式<

2-1）计算：

2-1）

式中：

m——称取污泥样品的质量，单位为克<

g）；

m1——恒重后瓷方舟加恒重后污泥样品质量的数值，单位为克<

m2——恒重后瓷方舟的质量，单位为克<

g）。

2）测定挥发性固体：

污泥中有机物的含量可以用挥发性固体表示；

其测定方法是取一定量的污泥放入预先恒重的瓷坩埚中，移入烘箱烘箱中在105下烘两小时，取出后待其干燥冷却后称重。

再将冷却的样品放入马弗炉在600下灼烧1小时，待炉内温度降到200时取出，冷却后称重。

污泥中挥发性固体的含量VS,可按下式<

2-2）计算：

<

2-2）

式中：

VS——挥发性固体的含量（%>

。

W1——瓷方舟的质量<

W2——烘干污泥与瓷方舟的总质量<

W3——灼烧后污泥样品和瓷方舟的总质量<

3）灰分：

准确称取10.0mg样品在预先恒重的瓷方舟内<

均匀铺平），移入850℃的高温炉内灼烧3h，取出瓷方舟在空气中冷却10min，再放入干燥器内冷却至室温，称量。

污泥中的灰分可按下式<

2-3）进行计算：

2-3）

式中AB——污泥的灰分%；

——试样灼烧后加瓷方舟的质量<

——瓷方舟的质量<

——试样加瓷方舟的质量<

2.3实验药品与试剂

1）重铬酸钾<

分析纯）；

2.4模拟废水的配置

将1ml重铬酸钾<

分析纯）放入到一个装有一定量的去离子水的1000ml的容量瓶中，盖上瓶盖，然后剧烈振荡使其完全溶解，完全溶解过后用去离子水定容至1000ml，定容过后用分光光度法测定模拟废水的浓度，实验过程中根据需要稀释。

2.5污泥活性炭的制备

本研究采用化学活化法制备活性炭吸附，所用到的原料是玉M秸秆和城市污泥，以氯化锌为活化剂。

化学活化发制备污泥活性炭的流程如下：

1）首先配置4的氯化锌溶液<

活化剂）待用，实验过程中按需要进行稀释；

2）原料：

取出破碎了的玉M秸秆和粉碎了的城市污泥，按一定的比例混合均匀；

3）将混合均匀的原料与一定浓度的活化剂混合，搅拌摇匀，使其充分混合；

4）浸泡：

将步骤三的混合物在常温下浸泡12h。

5）常温下浸泡12h过后，将浸泡样品移入烘箱110℃下干燥12小时；

6）干燥后的样品移入马弗炉，氮气吹扫，马弗炉在500-900℃下活化30min至150min，活化时间到后在马弗炉中冷却；

7）冷却后从马弗炉中取出产物，用3mol/l的盐酸清洗，再用去离子水清洗至产物的ph为7；

8）清洗过后将产物移入烘箱于110℃下烘干即得到污泥活性炭。

2.6吸附实验与制备条件的筛选

污泥活性炭的吸附性能的影响因素主要有玉M秸秆的含量、固液比、活化剂浓度、活化时间、活化温度等。

本实验采用单因素实验，以10g原料为基准进行，将得到的产品对50ml浓度为？

mg/l的重铬酸钾废水进行吸附实验，在下检测50ml重铬酸钾废水的铬含量，以此来验证活性炭的吸附性能，从而找出最佳的工艺参数。

2.6.1活化剂浓度

mg到度