含鉻廢水產(chǎn)生于電鍍、漂染、染料制造等行業(yè)，由于廢水中所含有的Cr6+使其對人體存在致癌、致畸、致突變的危害而備受關(guān)注。目前工業(yè)上常用的處理方法是向含鉻廢水中投加無機鹽(如FeSO4、NaSO3等)進行還原，利用Cr6+的氧化性，將毒性較大的Cr6+還原為毒性較小的Cr3+，再加入堿生成Cr(OH)3沉淀，該方法存在的問題有產(chǎn)渣量大、沉淀產(chǎn)物難處理、鉻資源浪費等。
本文通過對含鉻廢水的綜合分析，利用H2O2氧化、預沉等處理，輔以醋酸鉛等化工原料制備鉻黃，實現(xiàn)含鉻廢水的無害化及資源化，進而為含鉻廢水的工業(yè)化處理提供一定的理論及實驗數(shù)據(jù)。
1、實驗部分
1.1 實驗用水
實驗用含鉻廢水取自河南省鄭州市某危險廢物處置企業(yè)重金屬廢液原液池，來源為鄭州市某機械加工廠電鍍車間。經(jīng)檢測，Cr6+濃度為23811mg/l、總鉻濃度為40524mg/l、總鎳為57mg/l、總鉛為13mg/l、pH=2.7。
1.2 實驗試劑、儀器及檢測方法
H2O2(30%)、NaOH、Pb(CH3COO)2·3H2O、醋酸均為分析純;
水樣的pH檢測采用PHS-3E型pH計測定;Cr6+分析采用721型分光光度計測定;
總鉻測定選用TAS-986型火焰原子吸收分光光度計測定;
101-4A型鼓風干燥箱;HH型水浴鍋;CL-4A磁力攪拌機等。
1.3 實驗方法
1.3.1 H2O2氧化實驗
取100ml含鉻廢水置于水浴鍋內(nèi)的燒杯中，加入一定量的H2O2，調(diào)節(jié)廢水pH、反應(yīng)溫度等反應(yīng)條件，使含鉻廢水中的Cr3+充分氧化為Cr6+，反應(yīng)過程中充分攪拌，待反應(yīng)結(jié)束后過濾，去除部分重金屬離子雜質(zhì)沉淀，取濾液利用1.2中所示方法測定Cr6+的含量。
定義雙氧水的氧化指數(shù)為ρ：
式中：c0為原含鉻廢水中Cr6+的濃度，mg/l;c1為經(jīng)H2O2氧化處理后Cr6+的濃度，mg/l。
1.3.2 制備鉻黃實驗
配制Pb2+濃度為1.0mol/l的含鉛溶液，取經(jīng)處理后的含鉻廢液100ml置于水浴鍋內(nèi)的燒杯中，將其與含鉛溶液按照一定比例混合，通過調(diào)節(jié)含鉛溶液投加量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等條件，將所生成黃色沉淀(鉻黃)經(jīng)過濾、烘干等處理用于產(chǎn)品檢測。
2、結(jié)果及分析
2.1 H2O2氧化實驗
根據(jù)前期實驗及研究，通過調(diào)節(jié)H2O2投加量、pH、反應(yīng)溫度等條件，以H2O2的氧化指數(shù)為指標設(shè)計正交實驗，其中各因素水平表如表1，實驗結(jié)果見表2.
從表2可以看出，各因素對體系反應(yīng)的影響程度不同，其中，雙氧水投加量對Cr3+的氧化作用最大，其次為反應(yīng)溫度，最后為反應(yīng)pH，對比各實驗結(jié)果，其中各項最優(yōu)條件為H2O2投加量10ml、pH=10、反應(yīng)溫度55℃。
為充分利用含鉻廢水中鉻元素，應(yīng)確保體系內(nèi)的鉻元素價態(tài)一致，從而避免鉻元素的損失。而含鉻廢水中Cr3+與Cr6+存在動態(tài)平衡，通過調(diào)堿性、投加H2O2等，體系內(nèi)發(fā)生的主要化學反應(yīng)如下所示：
從式(1)可以看出，在堿性環(huán)境下，含鉻廢水中的Cr6+主要以Cr42-形式存在;而隨著H2O2的加入，H2O2能夠?qū)U液中的的Cr3+氧化成為Cr6+，從而實現(xiàn)了反應(yīng)體系內(nèi)鉻元素化合價的一致。在一定條件下，隨著H2O2的量不斷增大，H2O2的氧化指數(shù)不斷提高。
同時，從表2可以看出，隨著反應(yīng)溫度的不斷提高，H2O2的氧化指數(shù)不斷提高，原因可能是溫度的升高增大了離子傳質(zhì)的速度。但溫度過高又不利于反應(yīng)的進行，故選擇反應(yīng)溫度為55℃。
另外，從表2及式(2)可以看出，隨著pH的不斷升高，H2O2的氧化指數(shù)不斷提升，體系內(nèi)Cr6+的濃度不斷提高，但當反應(yīng)體系的pH過高時，雙氧水的氧化指數(shù)呈現(xiàn)出降低的趨勢，可能由于雙氧水在堿性條件下不穩(wěn)定，分解速率加快，故選擇pH=10。
設(shè)定該反應(yīng)下的最優(yōu)條件進行H2O2氧化實驗，H2O2投加量10ml/100ml、pH=10、反應(yīng)溫度55℃。
2.2 制備鉻黃實驗
2.2.1 鉻黃制備及檢測
量取100ml經(jīng)處理后的含鉻廢水置于水浴鍋內(nèi)的燒杯中，向其中緩慢加入足量醋酸鉛溶液，設(shè)定反應(yīng)溫度為55℃，滴加醋酸溶液使體系pH=4，充分反應(yīng)后過濾。取濾渣置于烘箱內(nèi)進行烘干處理。
依據(jù)GB/T3184《鉻酸鉛顏料和鉬鉻酸鉛顏料》中鉻酸鉛的各項指標進行檢測，其結(jié)果如表3所示。
從表3可以看出，實驗制備的濾渣(鉻黃)能夠滿足GB/T3184中的規(guī)定。
2.2.2 廢液處理
取實驗2.2.1所得濾液100ml置于燒杯中，向其中投加質(zhì)量分數(shù)為0.5%重金屬螯合劑，充分反應(yīng)后檢測成分，其檢測結(jié)果如表4所示：
從表4可以看出，經(jīng)重金屬螯合劑處理后濾液的各項指標均低于GB8978《污水綜合排放標準》中的各項排放指標限值。
3、結(jié)論
(1)利用H2O2將Cr3+氧化為Cr6+，最優(yōu)條件為H2O2投加量10ml/100ml、pH=10、反應(yīng)溫度55℃;
(2)向經(jīng)H2O2氧化處理后的含鉻廢水中投加0.1mol/l的醋酸鉛溶液，生成鉻酸鉛(鉻黃)沉淀，經(jīng)檢測，所制備的鉻黃產(chǎn)品各項指標均能滿足GB/T3184中的各項規(guī)定;
(3)利用質(zhì)量分數(shù)為0.5%重金屬螯合劑對所得濾液進行處理，充分反應(yīng)后，經(jīng)檢測，其各項指標均低于GB8978中的各項排放限值。(來源：商丘天辰環(huán)保科技股份有限公司)
