高分子絮凝剂处理含铬_废水的研究

高分子絮凝剂处理含铬(Ⅲ)废水的研究
王碧，彭万仁
（四川职业技术学院，四川遂宁６２９０００）
摘要：用多胺类物质制备了高分子絮凝剂PXM ，用于对含Cr 3+废水的处理，考察了反应时间、pH 值、絮凝剂加入量对含Cr 3+废水处理的影响.实验表明：在pH 值为6.5、PXM 加量31.5mg/L.处理时间为9min 的条件下，对铬的去除率可达98.0%以上，处理后的废水可以直接排放.并对去除Cr 3+的反应机理做了初步探讨.
关键词：高分子絮凝剂；铬；废水处理中图分类号:X703
文献标识码:A
文章编号:1672-2094(2011)03-0117-02
四川职业技术学院学报
2011年６月Journal of Sichuan Vocational and Technical College Jun ．2011
第21卷第3期vol．21No．3
收稿日期：２０１１－０４－１１
作者简介：王碧（１９６５－），女，四川遂宁人，四川职业技术学院建筑与环境工程系副教授，博士。

研究方向：有机合成和环境化学。

彭万仁（１９６４－），男，四川遂宁人，四川职业技术学院建筑与环境工程系高级实验师。

铬是对人体、生物和环境有严重危害的重金属，主要存在于矿冶、
电镀、制革、印染等工业废水中，可通过消化道、呼吸道、皮肤和黏膜侵入人体，引起变态反应并有致癌作用．在水中主要有铬（Ⅵ）和铬（Ⅲ）两种价态，铬（Ⅲ）的毒性低于铬（Ⅵ），但可以氧化成具有强致癌性的六价铬．目前含铬废水的处理方法主要有三大类：化学法（沉淀法、铁氧体法、电解还原法），物化法（膜分离法、离子交换、吸附法），生物法［１－６］．用高分子絮凝剂将重金属离子螯合而沉淀除去是近年研究较多的方法．
本研究用自制的高分子重金属絮凝剂ＰＸＭ处理模拟含Ｃｒ３＋的废水，对絮凝处理的条件和反应机理作了探讨．１实验部分１．１仪器与试剂
ＨＪ—６Ａ型磁力加热搅拌器（金坛市医疗仪器厂）；７２２Ｓ可见分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司）；ｐＨ－２５型ｐＨ计（上海精科有限公司）．
絮凝剂ＰＸＭ（实验室自制）；丙酮，盐酸，氢氧化钠，硫酸铬，二苯碳酰二肼，高锰酸钾，硫酸，磷酸，尿素，亚硝酸钠，重铬酸钾，二苯碳酰二肼，都为分析纯（成都科龙化学试剂厂）．１．２实验方法
１．２．１絮凝剂的制备及配制
ＰＸＭ是一种高分子絮凝剂，用多胺类物质在碱性条件下与二硫化物反应一定时间制得，过滤，减压烘干，得橙红色固体．将其配制成２．６３ｇ／Ｌ的溶液，用以处理含铬废水．１．２．２含Ｃｒ３＋废水处理实验方法
取含Ｃｒ３＋质量浓度为５０ｍｇ／Ｌ的模拟废水溶液，用ＮａＯＨ或ＨＣｌ调节ｐＨ值，加入不同量的ＰＸＭ溶液，磁力搅拌，先快搅（２５０转／分）３分钟，再慢搅（１００转／分）数分钟（二者之和为反应时间）．静置澄清后，取滤液用分光光度计按照国家标准方法ＧＢ７４６６—８７水质－总铬的测定（二苯碳酰二肼法）测Ｃｒ３＋的残余浓度．
１．２．３测定Ｃｒ３＋的标准曲线的绘制
按照国家标准方法ＧＢ７４６６—８７的第一法“水质－总铬的测定（二苯碳酰二肼法）
”，得标准曲线如图１所示．图1Cr 3+的标准曲线
２实验结果及讨论
２．１反应的pH 值对铬去除率的影响
取１００ｍｌ的模拟含铬废水，调节ｐＨ值分别为４．０〈１０．０，絮凝剂ＰＸＭ加量为３１．５ｍｇ／Ｌ，搅拌反应９ｍｉｎ，有少量浅绿色絮状沉淀出现，静置，过滤，测定滤液中铬残余浓度，以考察ｐＨ值对铬去除效果的影响．实验结果如图２所示．
图2pH 值对三价铬去除率的影响
由图２可知，不同ｐＨ值下絮凝剂对Ｃｒ３＋的去除效果不同．ｐＨ值在４〈６．５范围内，去除率急剧上升；当ｐＨ值为
６．５
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责任编辑：张隆辉
高分子絮凝剂处理含铬（Ⅲ）废水的研究
王碧，彭万仁时，去除率达到９９．４９％。

此时滤液中铬的残余浓度最小，为０．２５２ｍｇ／Ｌ，低于污水综合排放标准（ＧＢ８９７８—１９９６）对三价铬的限定值（排放要求≤１．０ｍｇ／Ｌ）．因此可将处理三价铬的最佳ｐＨ值确定为６．５．
２．２絮凝剂用量对铬去除率的影响
将模拟含铬废水的ｐＨ值调节为ｐＨ＝６．５，搅拌时间定为９ｍｉｎ，加入不同量的ＰＸＭ溶液，测定滤液中铬离子的残余浓度．测定结果见图３．
图3PXM 加量对Cr 3+去除率的影响
由图３可知，ＰＸＭ的加量对处理结果影响较大．随着ＰＸＭ的加入，Ｃｒ３＋残余浓度逐渐降低．当ＰＸＭ投加量为３１．５ｍｇ／Ｌ时，Ｃｒ３＋的去除率为９９．４７％，Ｃｒ３＋残余浓度为０．２６２ｍｇ／Ｌ，低于国家规定的最低排放值。

再增加絮凝剂的加量，Ｃｒ３＋残余浓度缓慢增加，由于溶液的再稳现象使残余浓度反而增加，因而将絮凝剂的最适合加量定为３１．５ｍｇ／Ｌ．２．３反应时间对铬去除率的影响
将模拟含铬废水的ｐＨ值调节为６．５、加入ＰＸＭ量为３１．５ｍｇ／Ｌ，快搅时间为３分钟，慢搅时间分别设定为１〈７分钟，静置，过滤，反应时间与滤液中铬离子残余浓度、铬离子的去除率的关系见图４．
图4反应时间对Cr 3+
去除率的影响
由图４可知，随着反应时间的增加，Ｃｒ３＋的去除率迅速
增大．当反应时间为８分钟时，去除率为９８．６４％．此时滤液中Ｃｒ３＋残余浓度为０．６７５１ｍｇ／Ｌ，达到国家规定的排放标准．再增加反应时间，去除率增加缓慢．所以，处理Ｃｒ３＋的反应时间８分钟即可．
２．４PXM 去除铬离子的机理
絮凝剂ＰＸＭ分子活性基团中的硫原子与Ｃｒ３＋发生螯合反应，生成难溶于水的螯合沉淀而分离去除．反应式如下：
Ｃｒ３＋为ｄ２ｓｐ３杂化，
杂化轨道呈正八面体，同一Ｃｒ３＋可以与来自相同或不同絮凝剂分子链的三个二硫代羧基形成三个环状螯合物，并伴随高分子链的吸附架桥和卷扫作用，因而生成了分子量急剧增加的、在空间高度交联的呈网状结构
的、稳定的高分子重金属絮凝沉淀．３结论
（１）用多胺类物质自制的絮凝剂ＰＸＭ，用于模拟含Ｃｒ３＋的废水处理，在ｐＨ值为６．５，絮凝剂ＰＸＭ加量３１．５ｍｇ／Ｌ，反应８分钟后，Ｃｒ３＋的去除率可达到９９．４９％，Ｃｒ３＋的残余浓度低于国家排放标准．
（２）ＰＸＭ处理含Ｚｎ２＋废水，用量少，易于分离，操作简单，具有一定的市场推广价值．
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