稻壳灰处理电泳废水中的锌和镍

稻壳灰处理电泳废水中的锌和镍
李永亮;李健;牟学军;邱阳;王颖;李桂莲;于亭亭
【摘要】以某企业电泳废水为研究对象,测定了稻壳灰对电泳废水中锌、镍的去除率.吸附平衡时间锌为15 min、镍为20 min,优化实验条件,选择吸附振荡15 min.在稻壳灰投加质量浓度为10g/L,废水pH为8.57、吸附振荡t为15 min时,废水中锌、镍的去除率分别为72.0％、85.3％.连续对废水进行7天模拟测试,经稻壳灰处理后的电泳废水锌、镍含量均可以达到排放标准.
【期刊名称】《电镀与精饰》
【年(卷),期】2017(039)001
【总页数】4页(P43-46)
【关键词】稻壳灰;电泳废水;锌;镍;去除率
【作者】李永亮;李健;牟学军;邱阳;王颖;李桂莲;于亭亭
【作者单位】佳木斯市环境保护监测站,黑龙江佳木斯154004;佳木斯市环境保护监测站,黑龙江佳木斯154004;佳木斯市环境保护监测站,黑龙江佳木斯154004;佳木斯市环境保护监测站,黑龙江佳木斯154004;齐齐哈尔大学化学与化学工程学院,黑龙江齐齐哈尔161000;黑龙江大学化学化工与材料学院,黑龙江哈尔滨150080;齐齐哈尔大学化学与化学工程学院,黑龙江齐齐哈尔161000
【正文语种】中文
【中图分类】X781
随着我国大气污染治理工作的开展，许多燃煤工业锅炉通过改造使用可再生燃料，在燃烧过程中产生大量的生物质灰烬。

稻壳做为一种生物质原料，因来源广泛、可再生、低碳环保，大量用于锅炉的动力来源，产生的稻壳灰量也非常大。

稻壳灰一般为碱性，作为肥料的使用量也较少，大量的稻壳灰处于堆存的状态，利用率较低。

受燃烧工艺和操作人员技术水平影响，稻壳燃烧后的状态也有较大差别。

燃烧充分的稻壳灰呈现为灰白色，燃烧不充分的稻壳灰为黑色和灰白色相掺杂，含碳量较高，具有较好的吸附特性[1-2]。

电泳是一种先进的涂膜工艺，利用水为载体将油漆等涂料均匀的分布在需要涂装的工件表面。

由于电泳涂装涉及到很多行业，导致电泳废水的成分也较为复杂，特别是重金属的种类，随着涂料种类的变化而变化。

利用生物质可再生材料处理废水中的重金属，是目前学者探讨和研究的热点。

利用可再生生物质材料处理重金属，直接或者改性后用于重金属的处理，处理效果也令人满意[3-6]。

但是直接使用生物质处理的效果相对较差，且改性过程存在着化学
试剂二次污染的问题。

目前，直接利用生物质燃料的灰烬处理废水中重金属相关研究的较少。

本文利用燃烧后的稻壳灰处理电泳废水中的锌、镍，通过调整废水的pH及吸附时间，选择最佳的吸附条件，研究稻壳灰对电泳废水中锌和镍的去除率。

ESJ-4B电子天平(沈阳龙腾电子有限公司)，PHS-3C pH计(上海雷磁)，HY-2康
氏振荡器(常州普天仪器制造有限公司)，Z-5000原子吸收分光光度计(日本日立公司)。

盐酸、氢氧化钠(分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司)，锌、镍标准溶
液(环境保护部标准样品研究所)。

2.1 稻壳灰及废水来源
本实验稻壳灰来源于某酒精生产企业，该厂使用稻壳替代原煤作为生产动力原料。

实验所用稻壳灰呈现灰白色，密度较小，经测定密度在118.77kg/m3左右，粒径
在1～6mm之间的颗粒占比为98%以上。

稻壳灰不同放大倍数照片见图1。

电泳废水来源于某农机生产企业。

为未经处理的原水，经过样品采集和分析，锌、镍质量浓度分别为10.24和3.68mg/L。

2.2 实验方法
利用原子吸收分光光度计测定未经处理和处理后废水中锌、镍的浓度，计算在不同pH、不同振荡吸附时间时，稻壳灰对电泳废水中锌、镍的去除率；优化最佳吸附
条件，评价污染物达标排放情况。

3.1 pH对去除率的影响
使用pH计测量电泳废水的pH为8.02，在250mL具塞锥形瓶中加入100mL电
泳废水，0.5g稻壳灰。

为避免在酸性溶液中待测金属发生脱附现象，实验使用盐
酸将废水的pH调节至7.00即可，使用氢氧化钠调节pH至14。

模拟吸附振荡
10min，静置后取上清液测定废水中的锌、镍[7]。

结果见表1，去除率曲线见图2。

由表1及图2可以看出,1)对于废水中的锌离子，pH在7.00～10.00的范围内，
去除率随pH的升高而增加；当pH大于10.00时，锌离子的去除率逐渐减低。

2)对于废水中的镍离子，当pH在7.00～8.02(未调节)的范围内，去除率随pH的升高而升高；当pH在8.50～11.00时，镍离子的去除率变化较小，基本维持在一个去除率水平；当pH大于12.00时，去除率开始降低。

锌、镍的去除率在强碱性条件下均出现了下降趋势，这可能与稻壳灰吸附的锌、镍离子和形成的氢氧化锌、氢氧化镍在强碱性条件下发生解析和溶解有关。

同时，由表1及图2也可以发现，
加入稻壳灰后，未经过pH调节的废水对锌、镍离子有较好的吸附性能和去除率，分别为39.3%和57.3%。

从减量化和经济性能考虑，后续实验不使用盐酸和氢氧
化钠对废水的pH进行调节，只考虑增加稻壳灰的投入量，避免酸碱的加入引起二次污染。

3.2 振荡吸附时间对去除率的影响
基于pH对去除率的影响，在振荡吸附时间选择测定过程中，将稻壳灰投加质量浓度变为10g/L，即在250mL具塞锥形瓶中加入100mL电泳废水，投加1.0g稻壳灰，使用pH计测得投加稻壳灰后电泳废水的pH为8.57。

设置振荡t为3、5、8、10、15、20、25和30min。

测定锌离子、镍离子的质量浓度和去除率[8-9]。

结
果见表2和图3。

由表2和图3可以看出，振荡t在3～15min时，稻壳灰对锌离子的去除率逐渐
升高，15min时达到吸附平衡，此时溶液中锌离子质量浓度为2.87mg/L，锌离
子去除率为72.0%；当15min后，吸附量不再升高，吸附平衡得以保持。

振荡t
在3～20min时，稻壳灰对镍离子的去除率逐渐升高，20min时达到吸附平衡，
此时溶液中镍离子质量浓度为0.45mg/L，镍离子去除率为87.8%；当t大于
20min后，吸附量不随时间的增加而升高，吸附平衡得以保持。

可以看出镍离子
的吸附平衡形成时间较长，但去除率较高，这可能与电泳废水中镍离子的质量浓度和化学价态有关。

在吸附振15min时，锌离子质量浓度为2.87min/L，镍离子质量浓度为
0.54mg/L，均符合企业的废水排放标准(《污水综合排放标准》三级标准锌
≤5.0mg/L，镍≤1.0mg/L)。

虽然镍离子的吸附平衡在20min才能达到，但废水
已经达标排放，同时也节约了时间。

综合考虑振荡吸附t为15min是适宜和经济的。

3.3 连续处理实验
因电泳工段的废水性质不同，排放时间不同，造成不同排放时段废水中锌、镍的浓度不同，需要进行连续实验，测试稻壳灰对两种金属离子的平均去除率和废水达标排放情况。

按照污水采样的相关技术规范规定，每隔2h采集样品一次，每天采集4次，连续7天。

向采集后的100mL废水中加入1.0g稻壳灰，设置振荡t为
15min，振荡后进行静置，取上清液测定废水中锌、镍的日均值(四次测试结果的
算术均值)，评价处理后废水的达标情况(按照日均值结果进行评价)。

测试结果见表3。

由表3可以看出，连续处理运行锌、镍的质量浓度均可以满足《污水综合排放标准》三级标准(锌<5.0mg/L、镍≤1.0mg/L)排放要求。

实验表明，稻壳灰对电泳废水中的锌、镍具有较好的去除率。

稻壳灰的水溶液呈现碱性，不需要对废水pH进行调节即可进行吸附锌和镍，节约了成本，也避免产生二次污染。

在吸附振荡时间上，锌15min即可达到平衡、镍为20min，实验表明在15min时废水中镍的质量浓度已经低于相关排放标准。

当稻壳灰投加质量浓度为10g/L、废水的pH为8.57、振荡吸附t为15min时，对废水进行了连续7天测定。

连续测试结果表明，废水中锌、镍的最大值和日均值均符合《污水综合排放标准》三级标准的排放要求。

【相关文献】
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