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電鍍廢水中Cr6+管式微濾膜處理的方法?

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電鍍廢水中Cr6+管式微濾膜處理的方法?

發布日期:2021-11-11 作者: 點擊:

電鍍廢水中Cr6+ 管式微濾膜處理的方法?


管式微濾膜

    Cr6+易被人體吸收并蓄積在體內,有致癌作用,其主要來源于采礦、冶金、電鍍等工業排放的廢水和固體垃圾填埋場的濾液中,屬于生物難降解類型,一旦進入水體、土壤環境中,就很難被去除〔1〕。因此, Cr6+被列入一類水環境污染物,是重點防治對象。

    膨潤土是以蒙脫石為主要成分的黏土礦物,具有大的比表面積、良好的陽離子交換能力和吸附能力,且價格低廉〔2〕,可用于對Cr6+的吸附處理〔3, 4, 5, 6〕。筆者以膨潤土為原料制備了鋁柱撐改性膨潤土,研究了原土、鋁柱撐改性膨潤土對電鍍廢水中Cr6+的吸附作用,為含鉻工業廢水的處理提供參考。

1 材料與方法 1.1 原料 

實驗所用原土為江西省廣豐縣廣豐晶輝有限公司生產的商用膨潤土原土,經研磨過75 μm 篩,外觀呈白紅色,有明顯的滑膩感,其陽離子交換容量為 0.615 mmol/g,膨脹容為12.9 mL/g,膠質價為43.3 mL/g,吸藍量0.327 g/g。

實驗所用電鍍廢水來自江西撫州市某電鍍有限公司,其pH=2.15,總Cr 42.3 mg/L,Cr6+ 25.1 mg/L。

1.2 試劑與儀器 

試劑:六偏磷酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉、碳酸鈉、AlCl3·6H2O、硫酸、冰乙酸、亞甲基藍、丙酮、二苯碳酰二肼,以上均為分析純。

儀器:EMS-3A 型加熱定時磁力攪拌器,天津歐諾儀器儀表有限公司;JJ-1 型精密調速定時電動攪拌機,江蘇金壇榮華儀器有限公司;101-2 型數顯恒溫干燥箱,上海實驗儀器廠;Gl-21m 型高速離心機,湘儀離心機儀器有限公司;HH-4 型數顯恒溫水浴鍋,江蘇金壇榮華儀器有限公司;721 型分光光度計,上海精密儀器廠;AG-135 型分析天平,瑞士梅特勒-特立多公司。

1.3 鋁柱撐改性膨潤土的制備 

先將AlCl3·6H2O 配成0.2 mol/L 的AlCl3 溶液,置于恒溫水浴鍋中不斷攪拌,控制溫度為80 ℃,然后將0.4 mol/L 的氫氧化鈉以約1 mL/min 的速度滴加到AlCl3 溶液中,控制n(OH-)∶n(Al3+)=2.4,完成滴加后繼續攪拌2 h,然后于室溫下老化96 h,得Al 柱化劑。

取一定量膨潤土制成一定質量分數的黏土料漿,然后在加熱條件下攪拌,將一定量的Al 柱化劑以1 mL/min 的速度滴加到黏土料漿中,用H2SO4 或 NaOH 調節pH,繼續攪拌一定時間,然后傾倒入內襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應釜中,置于干燥箱內,設定溫度為90 ℃,分別老化48、72、96 h,然后于高速離心機上離心分離,得到柱撐產物,用蒸餾水洗滌至不含Cl-,于70 ℃下烘干并研磨過75 μm 篩,得鋁柱撐改性膨潤土(簡稱改性膨潤土)。

1.4 實驗方法 

室溫下,取100 mL 實驗用電鍍廢水置于燒杯中,用H2SO4 或NaOH 調節廢水pH 后,加入一定量的膨潤土原土或改性膨潤土,開啟磁力攪拌器,震蕩吸附一定時間后,經離心機分離,取上清液測定溶液中Cr6+的濃度。Cr6+的濃度按照《水質六價鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》(GB 7467—1987)中的方法測定,并通過實驗前后溶液中Cr6+濃度的變化計算Cr6+的去除率。

2 結果與討論 2.1 pH 對Cr6+去除率的影響 

取2 份100 mL 的電鍍廢水,分別加入3.5 g 膨潤土原土和改性膨潤土,震蕩時間為20 min,改變廢水pH 分別為2、3、4、5、6、7、8、9,考察廢水pH 對膨潤土原土及改性膨潤土吸附Cr6+的影響。


  pH 對Cr6+去除率的影響 

由圖 1 可知,在不同pH 條件下,改性膨潤土對廢水溶液中Cr6+的去除率明顯優于膨潤土原土,并隨著pH 的增大而增大。當pH=4 時,改性膨潤土對 Cr6+的去除率Z高,達到71.2%,此后當pH 繼續增大去除率則減小。這主要是因為在酸性介質中,Cr6+主要以Cr2O72-或Cr2O42-形式存在,而且膨潤土在酸性條件下凝聚性強,吸附后易絮凝沉降分離; 在強酸中,溶液中H+濃度過大,占去膨潤土表面吸附位,使改性膨潤土的吸附能力受到了限制,Cr6+的去除率不是很高,隨著pH 的增加,膨潤土端面離解出更多 OH-,使表面上的正電荷密集,利于吸附;但當pH 繼續增加,溶液中OH-濃度過大,占去膨潤土表面吸附位,結果對Cr6+去除能力下降,且膨潤土在堿性條件下絮凝性下降,造成分離困難。

2.2 吸附時間對Cr6+去除率的影響 

固定廢水pH=4,100 mL 電鍍廢水中加入3.5 g 改性膨潤土,選擇吸附時間分別為5、10、20、30、 40 min,考察吸附時間對電鍍廢水中Cr6+去除率的影響。


  吸附時間對Cr6+去除率的影響  

表明,在吸附初始階段,隨著吸附時間的增加,改性膨潤土對廢水中Cr6+的吸附容量顯著增大,對Cr6+Z大去除率為71%,40 min 后基本達到吸附平衡,增加吸附時間Cr6+去除率并沒有提高。而膨潤土原土對廢水中Cr6+的去除效果并不顯著,去除率始終維持在10%左右。

2.3 膨潤土投加量對Cr6+去除率的影響 

室溫條件下,固定pH=4,吸附時間為40 min,考察吸附劑的投加量對電鍍廢水中Cr6+去除率的影響。


  膨潤土投加量對Cr6+去除率的影響  

 可以看出,開始時隨著投加量的增加,改性膨潤土與原土對電鍍廢水中Cr6+的去除率均有明顯提高,在相同的投加量下,改性膨潤土對 Cr6+的去除率要明顯優于原土。當投加質量濃度達到40 g/L 時,改性膨潤土對Cr6+的去除率可達到 86.1%;超過40 g/L,去除率增加不明顯。原土在投加質量濃度10 g/L 時達到Z大,但對Cr6+的去除率不到20%。

2.4 改性膨潤土對Cr6+的吸附等溫線 

室溫條件下,固定pH=4,改性膨潤土投加質量濃度為40 g/L,振蕩吸附時間40 min,調整電鍍廢水中Cr6+的初始濃度,測試吸附平衡時溶液中Cr6+的殘留濃度,繪制吸附等溫線。


改性膨潤土對Cr6+的吸附等溫

利用線性回歸法得到的吸附等溫方程為:1/qe= 1.264/Ce+0.626,r=0.997,可以看出改性膨潤土對Cr6+ 的吸附符合Langmuir 吸附等溫方程,由此計算得出改性膨潤土對Cr6+的飽和吸附量為1.60 mg/g。

3 結論 

(1)鋁柱撐改性膨潤土對電鍍廢水中Cr6+的去除率明顯優于膨潤土原土。廢水的pH、吸附時間和膨潤土投加量對Cr6+的去除率影響較大。

(2)不同pH 條件下,鋁柱撐改性膨潤土對Cr6+的去除率隨著pH 的增大而增大,當pH=4 時,去除率Z高,達到71.2%,此后當pH 繼續增大去除率則減小。

(3)室溫下,固定pH=4,鋁柱撐改性膨潤土投加質量濃度為35 g/L,隨著吸附時間的增加,鋁柱撐改性膨潤土對廢水中Cr6+的吸附容量顯著增大,對Cr6+ Z大去除率為71%,40 min 后基本達到吸附平衡。

(4)室溫下,固定pH=4,吸附時間為40 min,鋁柱撐改性膨潤土對電鍍廢水中Cr6+去除率隨著投加量的增加有明顯的增大,投加質量濃度達到40 g/L時,鋁柱撐改性膨潤土對Cr6+的去除率達到Z大,為 86.1%。

(5)吸附等溫線實驗表明,鋁柱撐改性膨潤土對電鍍廢水中Cr6+的吸附等溫線符合Langmuir 吸附等溫方程,飽和吸附量為1.60 mg/g。

       傳統工藝與管式微濾膜工藝相結合是目前處理電鍍廢水中Cr6+的Z佳辦法之一,首先利用化學沉淀與混凝工藝,將Cr6+轉化為Cr3+,并形成Cr3+沉淀,再經管式微濾膜進行固液分離,成功去除Cr沉淀,廢水可回用至生產線,若想達到純水水質,只需在管式微濾膜系統后添加反滲透系統,無需保安過濾器,水質即可達標。


      深圳市尼普頓管式微濾膜技術有限公司從事污水處理技術研究多年。經過多年的研發,公司推出了管式微濾膜的生產,為工業電鍍廢水處理設計和精細工藝提供了非常完善和獨特的解決方案。質量保證,100%實現國產品牌替代進口產品。尼普頓管式微濾膜是工業重金屬廢水溶液和固液分離膜技術的專家。公司管理水平先進。

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