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 CollegeJul .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30～50184　漯河职业技术学院学报2007年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:[1]董元彦1无极及分析化学[M].北京:科学出版社,20041[2]范兴荣1长江三角洲城镇污水处理工艺研究[J].河南师范大学学报,2004,(1):60-641[3]易春林,翟红卫1潜水搅拌器在污水处理领域中的应用[J].漯河职业技术学院学报,2003,2(2):17-181[责任编辑　吴保奎]。