电解法处理镀铬废水

第6卷　第3期漯河职业技术学院学报
Vol .6No 13　2007年7月
Journal of Luohe Vocati onal Technol ogy College
Jul .2007
收稿日期:2007-03-16
作者简介:李红军(1965-),男,河南漯河人,漯河职业技术学院讲师。

电解法处理镀铬废水
李红军
(漯河职业技术学院,河南漯河462000)
摘要:随着生活水平的日益提高,各种电镀用品越来越多,随之而来的是生产厂家排放的电镀废水量也日益增多,而废水的处理也是环保所必须解决的问题。

本文以电镀车间镀铬为例谈谈含铬废水的处理方法。

关键词:电解;电镀;电流密度中图分类号:O66111 文献标识码:A 文章编号:1671-7864(2007)03-0183-02
电镀车间的含铬废水主要来源于镀铬、钝化和电抛光等工序之后的漂洗水、镀槽所在部位的地面冲洗水、排风道内的凝结水以及清洗镀槽时产生的废水。

这样的废水若直接排放,对工农业生产、人民身体健康会带来严重的危害。

据有关资料介绍,六价铬对人类的毒性主要表现为胃肠疾患,灼烧粘膜和皮肤而引起溃疡。

它还能在人体中蓄积。

吸入时还有致癌作用。

因此必须经过处理使其达到排放标准后,才能排放出厂。

1　电解法的基本原理
电解法处理含铬废水是用一个以铁板作阴极、阳极的耐酸电解槽,槽中盛放含有一定量食盐的含铬废水,通过槽内放电并用压缩空气搅拌进行电解处理。

在直流电的作用下
阳极溶解出亚铁离子(Fe +2),然后亚铁离子将废水中的六价铬还原为三价铬,同时阴极上发生氢离子放电析出氢气。

实验证明,六价铬在阴极上直接还原的量是很少的。

例如,在装置隔膜的电解槽中,电解处理含铬废水,阴极区还原六价铬的量只有阳极区亚铁离子还原六价铬量的4%左右。

所以在电解法处理含铬废水时,主要依靠阳极上溶解下来的亚铁离子将六价铬还原。

随着电解反应的进行,废水中的氢离子不断消耗,溶液的pH 值不断升高,当达到氢氧化铁和氢氧化铬能沉淀的pH 值时,两者便沉淀析出。

最后将沉淀与水分离,分离出来的清水即可排放,从而达到去除废水中有害的六价铬的目的。

电解法处理含铬废水的基本流程是:把生产中各处排放的含铬废水在废水池中贮存,将已经溶解好的食盐水,按需要量加到废水池中,用压缩空气搅拌使之均匀,然后将废水送到电解池进行电解处理,经过电解的废水中含有氢氧化铁和氢氧化铬等沉淀物,再流到沉淀池使之沉淀,清水可以排放。

最后,由于沉淀下来的污泥中含有较多的水分,还需要有一个干化场将污泥脱水干化。

2　影响电解过程的主要因素
2.1　食盐含量
在废水中投加食盐,可以消除电解过程中阳极钝化的现象,提高溶液的电导率,降低电能的消耗。

所以在废水中加入适量的食盐对电解过程是有利的。

但不要多加,一般加
1-1.5g/L 左右即可。

在实际处理过程中,食盐的加入量不必严格要求,通常可以根据电压和电流的变化来判断食盐含量是否适当。

例如,在正常情况下,电压10V,电流在900A 左右,随着电解过程的进行,电压虽然仍保持10V,电流却逐渐下降到400A 左右;或者要维持原来的电流,而电压显著升高了。

这往往是由于废水中食盐含量太少所引起的,需要补充食盐。

2.2　极水比和极板距
极水比即电解槽工作时的有效阳极面积与有效水的容
积(电解时,有电流通过的那些水溶液的容积)之比。

即:
极水比=
有效阳极面积(d m 2)
有效水容积(L )
极水比直接影响电解时间、电能消耗和极板更换周期等问题。

当其它条件相同时,极水比越大,则电能消耗越少,极板更换周期越长。

极板距即阳极板与阴极板之间的中心距离,单位用毫米。

极板距小,溶液间的电压降减少,电能消耗降低。

因此,从降低电能的消耗来讲,应该采用尽可能小的极板距和尽可能大的极水比。

但由于极板距过小,极水比过大,在安装和冲洗时不便,制作的精度要求高,否则极板之间容易造成短路。

现一般采用极水比为115～215d m 2/L,极板距为30～50
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mm。

2.3　阳极电流密度(DA)
阳极电流密度增大,电解除铬的速度加快,电解的时间可以缩短。

但是阳极电流密度太大,容易使阳极钝化,这样,虽然电流加大了,但效果并不提高,白白浪费电能,使耗电量增加。

所以通常采用小电流密度,一般控制在0.2～0.6 A/d m2。

2.4　废水的成分
废水中六价铬的含量是影响电解时间和耗电量增加的因素。

从法拉弟定律可以得知,六价铬的含量越高,则耗电量越大,在其它条件相同的情况下,电解需要的时间也越长。

若废水中含有较多的硝酸根,则在电解除铬时,耗电量将明显增大。

这是由于硝酸是强氧化剂,它在酸性条件下,可以把铁离子氧化,从而抑制了六价铬的还原。

此外,它能加剧阳极钝化,使耗电量增大。

2.5　废水的pH值
废水的pH值对电解过程中的阳极电流效率有显著的影响。

pH值低,电解时的阳极电流效率高,处理同样含量的六价铬的耗电量少,电解时间短。

例如,废水中Cr+6的含量为53mm/L,当pH=2,电解15m in,废水中的Cr+6已经近于零,但对Cr+6含量相同的废水,在pH=9的情况下,处理20m in,废水中还剩有Cr+61.35mg/L。

可见,废水的pH值较低时对电解过程有利。

这是因为废水的pH值低,铁阳极电化学溶解和化学溶解的速度较快,钝化程度较小,可使溶液中Fe+2浓度增高,而还原Cr+6的能力增强。

相反,在碱性情况下,铁阳极容易钝化,局部阳极表面有时会造成OH-放电而析出氧气,析出的氧气还有可能把Fe+2氧化,降低处理效果。

而且溶液中的Fe+2与Cr+6的氧化还原反应,在pH较低的情况下,反应较快。

所以对电解处理效果和耗电量来说,pH值低一些较好。

然而不能认为pH越低越好。

因为PH值太低,将会使处理后废水中的Fe+3和Cr+3不能形成氢氧化物沉淀。

出现这种现象时,还需要用碱提高溶液的pH值,以保证Fe+3和Cr+3生成氢氧化物沉淀。

实践证明:若处理前废水中Cr+6含量在25～150mg/L之间,废水的pH值在3.5～6.5之间,经过电解处理至Cr+6含量接近于零时,废水的pH值基本能满足三价铁和三价铬形成氢氧化物沉淀的要求,所以电解法处理含铬废水过程中,一般都不需要用酸和碱调节pH值。

2.6　空气搅拌
空气搅拌一方面可以加快离子的扩散,降低极化作用,缩短电解时间;另一方面可以防止沉淀物在电解槽内沉积。

所以各厂在电解槽工作时都装有空气搅拌器。

但由于空气中的氧会将一部分Fe+2氧化为Fe+3,而且空气的导电性差,会使两极间的电压升高,因此电解槽工作时压缩空气不宜太大,以不使沉淀物在电解槽内沉积为准。

2.7　电极材料
阳极不能用石墨,一定要用可溶性的钢板。

任何容易溶解的钢板都可以做阳极。

某些难溶解的高矽生铁或矽钢片不宜做阳极。

由于阴极和阳极要经常换向使用,所以阴极应该与阳极选用同样的材料。

极板应有足够的厚度,太薄易损耗,需要经常更换,太厚则重量增加,使用不便,而且电解池体积也要增大。

一般用4mm～6mm厚的钢板。

2.8　污泥的回收利用
经过电解处理后的污泥,脱水后呈铁锈色,某厂经110℃烘干后,进行过二次取样测定,其中含铬3.51%,铁42.6%。

这样的泥渣,可以用作制造抛光膏的原料,或者送往冶炼厂作为炼铁的原料。

若能在冶炼过程中,将铬分离出来,那么回收的意义更大。

3　总铬的测定
经过电解法处理后的废水是否符合排放标准,要在废水排放前进行铬总量测定,其原理是在碱性条件下,用高锰酸钾将水样中铬离子全部氧化为六价铬,然后与二苯基碳酰二肼作用产生红紫色,再与标准系列比较。

亚汞及汞离子与二苯基碳酰二肼产生一种蓝色或紫蓝色干扰物。

但在控制的酸度下,反应不灵敏,铁超过1mg/L,产生黄色干扰,可在氧化中或氧化后用阳离子交换树脂去除。

分析步骤如下:
(1)吸取适量预处理后的污泥液样,调节pH值至中性,加蒸馏水稀释至50m l,加玻璃珠数粒,再加0.5m l的1mol/L 氢氧化纳溶液及2.5%的高锰酸钾溶液至呈明显的紫色,煮沸5m in-10m in,若煮沸中高锰酸钾颜色褪尽,应继续加至有明显紫色为止。

(2)沿瓶壁加入95%乙醇2m l,继续加热煮沸至溶液变成棕色沉淀。

(3)取下三角烧瓶,待完全冷却后加0.5m l的1mol/L硫酸使溶液中呈中性,摇匀过滤,用热蒸馏水洗涤数次,合并滤液与洗液于50m l的比色管中,稀释至刻度。

(4)另取6个三角烧瓶,分别加入六价铬标准液0、0. 1m l、0.3m l、0.5m l、0.7m l、1.0m l,加入50m l蒸馏水,然后按上述步骤处理。

(5)向样品及三角烧瓶中各加2.5m l二苯基碳酰二肼溶液,15m in后用光电比色计(绿色滤光片)或分光光度计(540n m)测定其光密度,绘制标准曲线。

(6)测六价铬时,测定时不经高锰酸钾氧化,直接加入二苯基碳酰二肼试剂即可。

总铬减去六价铬即为三价铬量。

电解法处理含铬废水的优点是除铬效果好;操作管理较简单。

但处理费用稍高,耗电量大。

参考文献:
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[2]范兴荣1长江三角洲城镇污水处理工艺研究[J].河南
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[3]易春林,翟红卫1潜水搅拌器在污水处理领域中的应用
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[责任编辑　吴保奎]。