膜电解法处理模拟含铬废水

2010年02月 云南化工 Feb.2010 第37卷第1期 YunnanChemicalTechnology Vo.l37,No.1

#探索应用#

膜电解法处理模拟含铬废水

沈 黎,孙 勇,翁家峰,胡 劲

(昆明理工大学材料学院,云南昆明650093)

摘 要: 通过正交试验优化工艺参数,采用离子膜电解法处理了模拟含铬废水。实验结果表明:处理时间为6h,槽电压为2.5V,Cr(Ö)初始浓度50mg/L,pH值为7时,可以把Cr(Ö)的浓度处理到小于0.5mg/L,达到国家排放标准([0.5mg/L)。

关键词: 含铬废水;离子膜电解;正交实验

中图分类号: X703.1 文献标识码: A 文章编号: 1004-275X(2010)0120025203

铬及其化合物在工业生产中被广泛应用,冶炼、电镀、制革、颜料等行业会产生大量含铬废水。Cr(Ö)毒性很大,对机体有致毒和致癌作用,处理含铬废水和回收金属铬一直是环保研究的重要内容之一法

[1]

离子在电极上发生氧化或还原反应的过程。该方法以电位差或浓度差为推动力,可在较低温度和

常压下操作,也可避免受热组分降解而混入杂质,故工艺简单,无二次污染,近年来,该技术在污染物治理中逐渐兴起。本文采用双膜三极室探讨了离子膜电解法处理模拟含铬废水的可行性。

。含铬废水的处理方法有多种,有吸附法

[527]

[224]

,

化学还原法

[13]

、电解法

[8210]

、微生物法

[11,12]

和萃取

。目前常用的是化学还原法和电解法,即:通

过化学能或电能将Cr(Ö)还原为Cr(Ó),再对Cr(Ó)进行回收利用。化学还原法一次性投资小、运行费用低、处理效果好、操作管理简便,但会产生大量污泥,二次污染依然存在。电解法可分为直接电解法和间接电解法。间接电解法消耗较多电能和钢材,产生较多沉渣,且不宜处理含Cr(Ö)浓度较高的废水。另外,为减少电能消耗,常把食盐加入废水中(用量1g/L左右)来提高导电率,但同时也增加了水的含盐量,使废水不能循环使用。直接电解还原法有一个突出的优点)))不耗铁,还原产物比较单一[Cr(OH)3],便于泥渣的回收利用,但由于该过程是负离子在阴极上还原,受对流扩散所控制,不容易把废水中的Cr(Ö)浓度处理到0.5mg/L以下,而且电耗也比较高。

离子膜电解是电渗析和电解相结合的具有综合功能特性的技术,其原理

[14,15]

1 实验原理及工艺流程设计

Cr(Ö)存在形式与溶液中Cr(Ö)浓度及pH值有关。电镀废水中Cr(Ö)浓度一般在100

mg/L以下,pH偏酸性。当pH=2~6时,溶液中存在着下列平衡

[16]

膜电解法处理模拟含铬废水

:

+

在电势梯度的作用下,H通过阳离子交换膜进入阴极室,而CrO4、Cr2O7和SO4会向阳极迁移,通过阴离子交换膜进入阳极室,阳极室中会有大量的CrO4、Cr2O7和SO4,且浓度越来越高,则CrO4、Cr2O7在阳极室发生电解还原成Cr(Ó)。

阴极反应:

2-+

Cr2O7+14H+6eCrO4

+2-2-22-2-2-2-2-2-

2Cr(Ó)+7H2OCr(Ó)+8OH

-

+4H2O+3e

H2{

2H+2e

是在直流电场作

用下,离子透过选择性离子交换膜而迁移,从而使电解质离子从溶液中部分分离出来,同时电解质

阳极反应:

-4OHO2{+2H2O+4e

根据前期的实验研究,工艺流程设计如图1。

收稿:2009211219 接受:2010201214

基金项目:云南省教育厅科学研究基金项目(6Y0081D);昆明理工大学科学研究启动基金资助项目(KKZ0200630004)。作者简介:沈黎(19752),女,云南建水人,硕士,工程师,主要从事材料性能测试和电化学研究。

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