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廢水中Cr離子主要存在形式

發布時間:2024-12-13 23:25:37

① 重金屬廢水的去除方法有哪些

重金抄屬離子一般採用沉澱的方襲法去除,有鹼性沉澱法、硫化物沉澱法、螯合沉澱法等;
一般重金屬廢水中會含有絡合劑,鹼性沉澱和硫化物沉澱不容易去除,因為絡合劑會與重金屬離子生成穩定的絡合劑,在鹼性條件下不容易沉澱,一般需要破絡反應,在將其沉澱;
但是成本較大,能耗較高,一般採用重捕劑螯合沉澱的作用將重金屬去除掉,例如:HMC-M1就是很好的重金屬捕集劑,去除重金屬的效果強勁,適用PH范圍較廣,生成不溶於水的螯合沉澱。

② 重金屬遷移轉化機理的討論

(一)Cr(Ⅵ)的遷移轉化

鉻污染主要來源於冶煉、電鍍、製革、印染等工業的含鉻廢物和廢水。天然水中鉻的含量在1 ~40μg/L之間(戴樹桂,1997)。鉻主要有兩種氧化態:Cr(Ⅲ),以帶正電的絡合離子形式存在,如CrOH2+、 ,或以帶負電的絡陰離子形式存在,如 ;Cr(Ⅵ),均以絡陰離子形式存在,如 (沈照理等,1993)。Cr(Ⅵ)比Cr(Ⅲ)毒性大。Cr(Ⅵ)在中性和鹼性條件下能穩定存在,在酸性條件下則很不穩定,容易被還原成Cr(Ⅲ),原因是酸性條件下Cr(Ⅵ)的存在需要很高的Eh,這在環境條件下很難滿足。

Cr(Ⅵ)一般以絡陰離子形式存在,理論上在土壤中比較容易遷移,但室內試驗表明,長期淹水的排污河中的Cr(Ⅵ)除了在粗砂中在較短的時間內產生穿透外,隨著時間的推移,鉻很難進入地下水,在中砂中,鉻更不易進入地下水。為什麼會產生這樣的試驗結果呢?下面就主要從Cr(Ⅵ)的遷移轉化機理來探討這個問題。

Cr(Ⅵ)的遷移轉化機理可以歸納為:還原、沉澱/溶解和吸附/解吸等化學過程。在Fe2+(Eary et al.,1988)、S2-(王立軍等,1982)、有機酸、腐殖酸,甚至單純的H+(溶液酸化)存在下,Cr(Ⅵ)的還原反應可以發生,並且pH越低,還原反應越快(王立軍等,1982;Bartlett et al.,1976;Goodgame et al.,1984;Stollenwerk et al.,1985)。在中性和鹼性土壤的嫌氣條件下,有機質也可以使Cr(Ⅵ)發生有效還原(Bartlett etal.,1976),最終產物是溶解度很小的Cr(OH)3或(Cr,Fe)(OH)3沉澱。這也正是利用亞鐵鹽、硫化物(如黃鐵礦)和有機質等治理Cr(Ⅵ)污染的依據所在。在天然土壤條件下,進入土壤的六價鉻Cr(Ⅵ)被還原成三價鉻Cr(Ⅲ)後,幾乎不會再重新被氧化(Saleh et al.,1989)。

Cr(Ⅵ)在一般情況下極易溶解。Cr(Ⅵ)被還原成Cr(Ⅲ)後形成的Cr(OH)3沉澱也可以稱為Cr(Ⅵ)的間接沉澱。中性溶液中Cr(OH)3的溶度積Ksp =7×10-31,在pH =~11的范圍內Cr(OH)3的溶解度幾乎在檢測限(2μg/L)以下。研究表明,Cr(OH)3和Fe(OH)3形成的共沉澱(CrxFe1-x)(OH)3具有更低的溶解度(Rai et al.,1987)。

Cr(Ⅵ)能被Fe、Mn、Al的氧化物、黏土礦物、膠體和自然土壤所吸附。吸附量和濃度的關系可用Langmuir或Freundlich等溫吸附方程來描述。人們用表面絡合反應模式來描述水溶性鉻酸根在礦物(SiO2)或氧化物(Fe2O3·H2O等)表面上的專屬吸附,取得了較大的成功。Davis et al.(1980)發現每個Cr(Ⅵ)分子可與3~4個羥基表面位進行絡合,結合形式如下:

河流滲濾系統污染去除機理研究

表面絡合反應與濃度、競爭陰離子及pH存在依從關系,具體表現為:(1)在稀濃度情況下,不論吸附劑是什麼,Cr(Ⅵ)的吸附隨pH降低而增加。這表明正電荷增加有利於Cr(Ⅵ)陰離子的吸附;(2)當水溶性 濃度增加時,或支持電解質濃度提高時,吸附量(%)相對減少。主要是由於離子的表面佔有影響了界面電位,降低了固體表面對陰離子的庫侖引力;(3)普通陽離子(K+、Ca2+、Mg2+等)的濃度只對Cr(Ⅵ)吸附起輕微影響;而其他陰離子 等)的存在卻降低了 的表面絡合吸附。有研究表明:地下水中其他陰離子對Cr(Ⅵ)的表面絡合反應壓迫達50%~80%(Za-chara et al.,1987)。

研究Cr(Ⅵ)遷移轉化機理的常用方法主要有等溫吸附法和土柱法,也分別被稱為靜態法和動態法。Bartlett et al.(1976 ,1979)和James et al.(1983)用等溫吸附方法研究了Cr的化學行為,提出了區別吸附態Cr(Ⅵ)(交換態)和還原態Cr(Ⅵ)(非交換態)的有效方法(Bartlett,1976,1979;James et al.,1983)。Selim et al.(1989)採用土柱淋濾試驗研究了Cr(Ⅵ)溶液在不同土壤中的遷移轉化過程,並用如下遷移方程描述Cr(Ⅵ)的遷移過程:

河流滲濾系統污染去除機理研究

式中:C為Cr(Ⅵ)溶液的濃度,mg/L;θ為土壤含水量,m3/m3;ρ為土壤容重,mg/m3;D為水動力學彌散系數,m2/d;v為達西(Darcy)流速,m/d;x為土壤深度,m;t為時間,d;S為土壤固相中的溶質Cr(Ⅵ)濃度,mg/kg,即土壤對Cr(Ⅵ)的吸附量;Q為溶質從土壤溶液中的去除(或供給)速率,mg/m3/d,亦稱源/匯項。其中,

河流滲濾系統污染去除機理研究

式中:Kirr是不可逆反應(指Cr(Ⅵ)的還原)速率常數。

關於土壤對水中六價鉻Cr(Ⅵ)去除的動力學研究,Amacher et al.(1988)、陳英旭等(1992)和張國梁(1994)得出了相同的結論:土壤對水中六價鉻Cr(Ⅵ)去除過程是土壤對Cr(Ⅵ)的吸附反應和還原反應共同作用的結果,整個過程可以分為快、慢兩個步驟,快反應主要以Cr(Ⅵ)的吸附反應為主,慢反應中還原作用表現得更為重要。

柱1,在第1~13d鉻的出水濃度不斷升高,去除率不斷降低,直至在第13d時產生穿透,該階段內Cr(Ⅵ)的去除主要靠吸附作用,被土柱中的Fe 、Mn、Al的氧化物和黏土礦物(見表2-16,表2-17)所吸附,並很快達到吸附飽和,同時也會伴隨沉澱反應發生,但由於污水滲透流速很快,沉澱反應進行不充分,不對Cr(Ⅵ)的去除起主要作用。第13d之後,鉻的出水濃度急劇下降,去除率很快上升,直到從第76d開始,以後一直維持很低的出水濃度,保持較高的去除率(>82%),這主要是由於隨著試驗的進行,污水流速逐漸減小,水力停留時間增加,Cr(Ⅵ)的去除以還原作用為主。

柱2和柱3,出水濃度始終小於柱1,在試驗開始的最初20~30d內,柱2和柱3出現了短暫的去除率下降,這應該和柱1一樣是吸附和沉澱共同作用的結果,所不同的是由於柱2和柱3為中砂,粗顆粒物質含量少,細顆粒物質含量多,不均勻系數大,在試驗初期滲透流速小於柱1,沉澱反應從一開始就比較充分,所以柱2和柱3沒有發生鉻的穿透現象。之後鉻的去除率一直呈上升趨勢,直到從第68d開始,以後一直保持很低的出水濃度和很高的去除率(>95%),這主要是還原反應作用的結果。

長期淹水的滲透介質內部為厭氧的還原性環境,含有Fe2+、腐殖酸及有機質等還原性物質,砂土中的FeO含量(見表2-17)分別為:柱1為0.86%,柱2為0.97%,柱3為1.37%;三柱的有機質含量分別為:柱1為0.249%,柱2為0.095%,柱3為0.155%。表2-21給出了三柱進出水中鐵的濃度,從表中不難看出,進水中Fe2+占總鐵的85%,而三柱出水中Fe2+的濃度比進水分別降低了73%、95%和100%,這正從一個側面反映了污水中的Fe2+在經過滲透介質時作為還原劑被氧化而導致濃度降低,Cr(Ⅵ)可以被還原成Cr(OH)3或(Cr,Fe)(OH)3沉澱而去除,所以,出水中的Fe3+濃度比進水無明顯增加。中砂比粗砂對Cr(Ⅵ)的去除效果要好,原因和前面討論過的總磷和COD類似,介質本身的性質決定了污水在介質中的滲流狀況,進而影響了介質中吸附和還原反應的進行程度。

表2-21 進出水鐵濃度表 單位:mg/L

所以,盡管Cr(Ⅵ)一般以絡陰離子形式存在,理論上在土壤中比較容易遷移,但試驗證明,由於長期排污河下部滲透介質內部為厭氧環境,含有多種還原性物質,使Cr(Ⅵ)發生還原反應生成沉澱而去除,鉻很難進入地下水。由於受到介質內部所含吸附劑種類和數量的限制,吸附作用對Cr(Ⅵ)的去除起到一定作用,但作用時間非常短暫,不對Cr(Ⅵ)的去除起主導作用。

(二)鉛的遷移轉化

天然水中鉛主要以Pb2+狀態存在,其含量和形態明顯地受水中 Cl-等含量的影響,鉛可以PbOH、Pb(OH)2、 、PbCl+和PbCl2等多種形態存在。在中性和弱鹼性的水中,Pb2+濃度受Pb(OH)2所限制,在偏酸性天然水中,水中Pb2+濃度受硫化鉛限制(戴樹桂,1997)。

鉛容易和水中其他離子生成沉澱。Pb2+很容易被水體中懸浮顆粒物、沉積物以及包氣帶中的吸附劑所吸附,而且這種吸附常常是不可逆反應的化學吸附(戴樹桂,1997)。

從試驗結果可見,鉛在粗砂中短時間內會對地下水造成一定的污染,而在中砂中則基本上都被截留於滲透介質中,其中主要是介質表層0.2m范圍內,造成對土壤的重金屬污染,而一般不會造成地下水的污染。鉛的去除機理主要是化學吸附和生成沉澱。

③ 一些常見的電鍍污水處理問題

電鍍生產過程中的高用水量以及排放出的重金屬對水環境的污染,極大地制約了電鍍工業的可持續發展。傳統的電鍍廢水處理工藝成本過高,重金屬未經回收便排放到水體中,極易對生物造成危害。
電鍍重金屬廢水治理技術的現狀
傳統的電鍍廢水處理方法有:化學法,離子交換法,電解法等。但傳統方法處理電鍍廢水存在如下問題:
(1)成本過高——水無法循環利用,水費與污水處理費占總生產成本的15%~20%;
(2)資源浪費——貴重金屬排放到水體中,無法回收利用;
(3)環境污染——電鍍廢水中的重金屬為「永遠性污染物」,在生物鏈中轉移和積累,最終危害人類健康。
採用膜法技術處理電鍍廢水典型工藝如下:
採用膜法技術為電鍍廢水處理提供完美解決方案,促進電鍍工業技術升級。其主要特點:
(1) 降低成本——水與貴重金屬循環利用,減少材料消耗
(2) 回收資源——貴重金屬回收利用
(3) 保護環境——廢水零排放或微排放
針對我國家目前電鍍行業廢水的處理現狀進行統計和調查,廣泛採用的電鍍廢水處理方法主要有7類:
(1)化學沉澱法,又分為中和沉澱法和硫化物沉澱法。
(2)氧化還原處理,分為化學還原法、鐵氧體法和電解法。
(3)溶劑萃取分離法。
(4)吸附法。
(5)膜分離技術。
(6)離子交換法。
(7)生物處理技術,包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法、植物修復法。
希望能夠幫助到您。

④ 六價鉻廢水處理方法 關於六價鉻廢水處理方法

1、含六價鉻廢水的化學還原法處理,主要包括葯劑還原法、鐵氧體法、鐵屑鐵粉還原法等。其基本原理是在酸性條件下,利用化學還原劑將六價鉻還原成三價鉻,然後用鹼沉澱生成氫氧化鉻沉澱而除去。

2、電鍍廢水中的六價鉻主要以CrO,,一和Cr207 2一兩種形式存在,隨著廢水pH的不同,兩種形式之間存在著轉換平衡:2Cr0,2一+2H+ v-. Cr2Or2-+H2OCr2072一+20H-一2C r20,2-+2H20可以看出在酸性條件下,六價鉻主要以Cr20產一形式存在,鹼性條件下,I9以CI 0,2一形式存在。但是,電鍍含鉻漂洗廢水Cre+的濃度一般在20-r 100rng/1范圍之內,而且廢水一般都在pH5以上,多數以Cr0,2一形式存在。

3、六價鉻的還原在酸性條件下反應較快,一般要求pH

⑤ 電鍍水回用系統,怎麼去除水中的金屬和雜

1、化學沉澱法
化學沉澱法是使重金屬廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶於水的重金屬化合物的方法,包括中和沉法和硫化物沉澱法等。
2、氧化還原處理(化學還原法)
電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態存在,因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+後,投加石灰或NaOH產生Cr(OH)3沉澱分離往除。化學還原法治理電鍍廢水是最早應用的治理技術之一,在我國有著廣泛的應用,其治理原理簡單、操縱易於把握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據投加還原劑的不同,可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。
應用化學還原法處理含Cr廢水,鹼化時一般用石灰,但廢渣多;用NaOH或Na2CO3,則污泥少,但葯劑用度高,處理本錢大,這是化學還原法的缺點。
3、溶劑萃取分離
溶劑萃取法是分離和凈化物質常用的方法。由於液一液接觸,可連續操縱,分離效果較好。使用這種方法時,要選擇有較高選擇性的萃取劑,廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在,例如在酸性條件下,與萃取劑發生絡合反應,從水相被萃取到有機相,然後在鹼性條件下被反萃取到水相,使溶劑再生以循環利用。這就要求在萃取操縱時留意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優越性,然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大,使這種方法存在一定局限性,應用受到很大的限制。
4、吸附法
吸附法是利用吸附劑的獨特結構往除重金屬離子的一種有效方法。利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等。活性炭裝備簡單,在廢水治理中應用廣泛,但活性炭再生效率低,處理水質很難達到回用要求,一般用於電鍍廢水的預處理。腐植酸類物質是比較廉價的吸附劑,把腐植酸做成腐植酸樹脂用以處理含Cr、含Ni廢水已有成功經驗。有相關研究表明,殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑,殼聚糖樹脂交聯後,可重復使用10次,吸附容量沒有明顯降低。利用改性的海泡石治理重金屬廢水對Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力,處理後廢水中重金屬含量明顯低於污水綜合排放標准。
5、膜分離法
膜分離法是利用高分子所具有的選擇性來進行物質分離的技術,包括電滲析、反滲透、膜萃取、超過濾等。用電滲析法處理電鍍產業廢水,處理後廢水組成不變,有利於回槽使用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金屬離子廢水都適宜用電滲析處理,已有成套設備。反滲透法已大規模用於鍍Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金屬廢水處理。採用反滲透法處理電鍍廢水,已處理水可以回用,實現閉路循環。液膜法治理電鍍廢水的研究報道很多,有些領域液膜法已由基礎理論研究進進到初步產業應用階段,如我國和奧地利均用乳狀液膜技術處理含Zn廢水,此外也應用於鍍Au廢液處理中。膜萃取技術是一種高效、無二次污染的分離技術,該項技術在金屬萃取方面有很大進展。

⑥ 廢水排放,讓金屬物沉澱


電鍍廢水的成分非常復雜,除含氰(CN-)廢水和酸鹼廢水外,重金屬廢水是電鍍業潛在危害性極大的廢水類別。根據重金屬廢水中所含重金屬元素進行分類,一般可以分為含鉻(Cr)廢水、含鎳(Ni)廢水、含鎘(Cd)廢水、含銅(Cu)廢水、含鋅(Zn)廢水、含金(Au)廢水、含銀(Ag)廢水等。


化學沉澱法是使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶於水的重金屬化合物的方法,包括中和沉法和硫化物沉澱法等。

在含重金屬的廢水中加入鹼進行中和反應,使重金屬生成不溶於水的氫氧化物沉澱形式加以分離。中和沉澱法操作簡單,是常用的處理廢水方法。實踐證明在操作中需要注意以下幾點[1]:(1)中和沉澱後,廢水中若pH值高,需要中和處理後才可排放;(2)廢水中常常有多種重金屬共存,當廢水中含有Zn、Pb、Sn、Al等兩性金屬時,pH值偏高,可能有再溶解傾向,因此要嚴格控制pH值,實行分段沉澱;(3)廢水中有些陰離子如:鹵素、氰根、腐植質等有可能與重金屬形成絡合物,因此要在中和之前需經過預處理;(4)有些顆粒小,不易沉澱,則需加入絮凝劑輔助沉澱生成。

加入硫化物沉澱劑使廢水中重金屬離子生成硫化物沉澱除去的方法。與中和沉澱法相比,硫化物沉澱法的優點是:重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低,而且反應的pH值在7—9之間,處理後的廢水一般不用中和。硫化物沉澱法的缺點是[2]:硫化物沉澱物顆粒小,易形成膠體;硫化物沉澱劑本身在水中殘留,遇酸生成硫化氫氣體,產生二次污染。為了防止二次污染問題,英國學者研究出了改進的硫化物沉澱法,即在需處理的廢水中有選擇性的加入硫化物離子和另一重金屬離子(該重金屬的硫化物離子平衡濃度比需要除去的重金屬污染物質的硫化物的平衡濃度高)。由於加進去的重金屬的硫化物比廢水中的重金屬的硫化物更易溶解,這樣廢水中原有的重金屬離子就比添加進去的重金屬離子先分離出來,同時防止有害氣體硫化氫生成和硫化物離子殘留問題。

加入螯合沉澱劑(如DTCR)使其發生螯合沉澱。該方法有出水穩定達標效果好,適用條件廣,無二次污染,污泥含水率低,污泥便於回收,同時設備要求簡單,實施方便等特點。缺點在於價格偏高。

電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態存在,因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+後,投加石灰或NaOH產生Cr(OH)3沉澱分離去除。化學還原法治理電鍍廢水是最早應用的治理技術之一,在我國有著廣泛的應用,其治理原理簡單、操作易於掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據投加還原劑的不同,可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。

應用化學還原法處理含Cr廢水,鹼化時一般用石灰,但廢渣多;用NaOH或Na2CO3,則污泥少,但葯劑費用高,處理成本大,這是化學還原法的缺點。

鐵氧體技術是根據生產鐵氧體的原理發展起來的。在含Cr廢水中加入過量的FeSO4,使Cr6+還原成Cr3+, Fe2+氧化成Fe3+,調節pH值至8左右,使Fe離子和Cr離子產生氫氧化物沉澱。通入空氣攪拌並加入氫氧化物不斷反應,形成鉻鐵氧體。其典型工藝有間歇式和連續式。鐵氧體法形成的污泥化學穩定性高,易於固液分離和脫水。鐵氧體法除能處理含Cr廢水外,特別適用於含重金屬離子的電鍍混合廢水。我國應用鐵氧體法已經有幾十年歷史,處理後的廢水能達到排放標准,在國內電鍍工業中應用較多。

鐵氧體法具有設備簡單、投資少、操作簡便、不產生二次污染等優點。但在形成鐵氧體過程中需要加熱(約70oC),能耗較高,處理後鹽度高,而且有不能處理含Hg和絡合物廢水的缺點。

⑦ 電鍍含鉻廢水處理有幾個方法

電鍍含鉻廢水的鉻的存在形式有Cr6+和Cr3+兩種,其中以Cr6+的毒性最大。含鉻廢水的處理方法較多,常用的有電解法、化學法、離子交換法等。

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