吳少杰， 朱泮民
?（河南城建高等?？茖W校市政系， 河南平頂山 467001）

　　摘　要：結合微電解法的電化學本質，通過小試對優化含鉻廢水微電解處理的操作條件進行了探討。?
　　關鍵詞：微電解；含鉻廢水；優化
　　中圖分類號：X703.1
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)08-0049-02

1 試驗部分

1.1 廢水水樣
　　水樣為實驗室模擬電鍍廢水的配水水樣，用分析純K₂Cr₂O₇·2H₂O配制的標準溶液 經特制的緩沖溶液稀釋得到，Cr⁶⁺濃度分別為50、70、140mg/L。緩沖溶液采用磷酸+醋酸+硼酸和NaOH組成的Britton-Robison緩沖體系，用以控制反應時的pH值。
1.2 裝置和流程
　　試驗裝置如圖1所示。

　　濾料塔系用兩個100mL堿式滴定管(填裝經過預處理的鑄鐵鐵屑)改制而成，原水自高位水箱經過控制閥門流出，自下而上通過濾料塔，在塔內完成電化學反應以后進入沉淀池，在沉淀池內水中的Fe³⁺和Cr³⁺通過沉淀(加石灰調節pH值)去除，沉淀出水需分析測定。廢水在濾料塔內的反應時間通過閥門控制(調節流量)，流量一般控制在1.0～25mL/min之間。
1.3 鐵屑濾料的預處理
　　試驗用鑄鐵鐵屑主要由純鐵和碳化鐵(Fe₃C)組成，其中Fe₃C以極為細小的微粒分散在鐵屑內。當將鐵屑浸沒在電解質溶液(如電鍍工業廢水)中時，Fe₃C和純鐵之間存在著明顯的電勢差，這樣便在兩者之間形成了無數個細微原電池。在這些細微原電池中純鐵為陽極、Fe₃C為陰極。
　　鐵屑(粒度為1.2～12mm)用清洗劑和稀鹽酸進行活化處理，再用清水淋洗至中性后裝入濾料塔柱。
1.4 測定方法
　　配水及出水中Cr⁶⁺采用二苯碳酰二肼比色法測定。

2 結果與討論

2.1 停留時間的影響
　　在pH=5～6、Cr⁶⁺為90mg/L時，Cr⁶⁺去除率與接觸時間的關系如圖2所示。?

　　從圖2可知，Cr⁶⁺的去除率與廢水和鐵屑的接觸反應時間密切相關。在動態試驗中Cr⁶⁺的去除率隨接觸反應時間的增加而急劇上升，20min時其去除率達到了99.5%，此后Cr⁶⁺的去除率隨接觸時間的增加而提高緩慢(40min后變化不再明顯)。在靜態試驗中Cr⁶⁺的去除率隨接觸時間的增加呈逐漸增大的趨勢，其達到最大去除率(99%)所需 時間一般在70min以上。
2.2 pH值的影響
　　廢水的pH值不僅影響反應的氧化還原電極電勢，還會影響電化學反應產物(Cr³⁺和Fe³⁺)發生水解反應的難易程度，而水解產物Fe(OH)₃和Cr(OH)₃若在鐵屑表面 發生沉積則會大大降低鑄鐵表面微電池電極的活性，妨礙Fe²⁺的釋放，從而降低濾料的處理效率。圖3是Cr⁶⁺(濃度為70mg/L)的去除率和pH值的關系曲線。

　　從圖3可以看出，Cr⁶⁺的去除率與pH值密切相關，當pH值為5～6時Cr⁶⁺的去除效果比較理想。
2.3 Cr⁶⁺濃度與去除率的關系
　　在試驗中廢水流量為2.4mL/min，不同Cr6+濃度的試驗結果如表1所示。

表1 Cr⁶⁺濃度與去除率 原水Cr⁶⁺(mg/L) 140 70 50 出水Cr⁶⁺(mg/L) 0.29 0.34 0.21 去除率(%) 99.8 99.5 99.6

　　工業廢水中Cr⁶⁺的濃度一般為30～150mg/L，可見用微電解法對其處理可達到污水綜合排放標準的要求。

3 結論

　?、?利用鐵屑濾料塔中發生的微電解反應處理高濃度Cr⁶⁺工業廢水，適宜的pH值(5～6)可使Cr⁶⁺的去除率達99.5%以上。但是，pH值較高時(pH＞6)，微電解反應形成的Cr⁶⁺和Fe³⁺在塔內容易發生水解沉淀并附著在鐵屑濾料表面，導致鐵屑表面鈍化，Cr⁶⁺的去除率會急劇下降。要恢復濾料塔的去除效率，需用稀鹽酸對鐵屑進行活化處理。對含Cr³⁺和Fe³⁺的廢水從濾料塔排出后再進行沉淀，其對整個工藝運行有重要影響。
　　② 延長濾料塔內微電解反應的時間在一定程度上有利于提高Cr⁶⁺的去除率，但是延長反應時間勢必加大濾料塔的體積，增加投資和運行費用，同時易引起Cr³⁺和Fe²⁺的轉化物阻塞濾料塔。因此，濾料塔內反應時間在30～50min時比較合適。
　?、?在微電解反應過程中陽極產物Fe²⁺化學活性很高，可迅速將廢水中的Cr⁶⁺還原成Cr³⁺，同時還可以與廢水中的溶解氧反應生成Fe(OH)₃，它有很強的吸附能力，可吸附廢水中多種重金屬離子并經沉淀去除。
　　④ 鐵屑濾料微電解法是一個以廢治廢的實用水處理技術，方法簡單、原料易得、投資少、便于在實際中推廣。

參考文獻：
［1］ GB8978—1996，污水綜合排放標準［S］.
［2］ GB3938—88，地面水環境質量標準［S］.

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　　收稿日期：2002-02-22