CN111186940A - 一种高价铬废水的工业化处理方法 - Google Patents

一种高价铬废水的工业化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高价铬废水的工业化处理方法，属于废水处理技术领域，包括以下步骤：将六价铬废水和消泡剂混合，并加入水合肼反应，之后加入氢氧化钠沉淀，沉淀完全后过滤，得上层澄清水相，即可排放；本发明解决了现有高价铬废水需要多步处理，过程中产生有毒硫酸肼，且处理产能小，不适合大规模工业化废水处理的问题。

Description

一种高价铬废水的工业化处理方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种高价铬废水的工业化处理方法。
背景技术
高价铬(三氧化铬，重铬酸，铬酸)由于氧化电势高，氧化能力强，价格成本低，是一种工业常用的氧化剂，如有机醇氧化成羧酸，酮等过程，一般都选用高价铬(三氧化铬，重铬酸，铬酸)。随着工业生产规模的扩大，工业铬废水排放量逐年升高，但是铬是重金属之一，怎样消除铬重金属污染是当今面临的严峻问题之一。
三价铬对人体几乎不产生有害作用，未见引起工业中毒的报道。六价铬进入人体后，铬被积存在人体组织中，代谢和被清除的速度缓慢。铬进入血液后，主要与血浆中的球蛋白、白蛋白、r-球蛋白结合。六价铬还可透过红细胞膜，15分钟内可以有50％的六价铬进入细胞，进入红细胞后与血红蛋白结合。铬的代谢主要从肾排出，少量经粪便排出。六价铬对人主要是慢性毒害，它可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体，在体内主要积聚在肝、肾和内分泌腺中。通过呼吸道进入的则易积存在肺部。六价铬有强氧化性，所以慢性中毒往往以局部损害开始逐渐发展到不可救药。经呼吸道侵入人体时，开始侵害上呼吸道，引起鼻炎、咽炎和喉炎。引起肾脏、肝脏、神经***和血液的广泛病变，导致死亡。长期职业接触、空气污染或接触铬的灰尘，可引起皮肤过敏和溃疡，鼻腔的炎症、坏死，甚至肺癌。经口摄入，可引起胃肠道损伤，循环障碍、肾衰竭。
因此，高价铬废水安全处理，安全排放都亟待解决。现有技术中，大部分铬废水用低价硫进行还原，形成高盐废水，造成水体污染，而专利CN102101732A一种从含铬废水中回收硫酸肼和氢氧化铬的方法，该方法采用水合肼处理铬废水，该方法需要多步处理，过程繁琐，且第一步反应后产生硫酸肼，硫酸肼有毒，具有致癌性，不能直接排放，不利于大规模工业化废水处理；另外，该处理方法处理少量废水，需要很大的反应体积，处理产能低。
发明内容
本发明提供了一种高价铬废水的工业化处理方法，解决了现有高价铬废水需要多步处理，过程中产生有毒硫酸肼，且处理产能小，不适合大规模工业化废水处理的问题。
一种高价铬废水的工业化处理方法，包括以下步骤：
将待处理的六价铬废水和消泡剂混合，并加入水合肼反应，之后加入氢氧化钠沉淀，沉淀完全后过滤，得上层澄清水相，即可排放。
优选地，加入水合肼后在10～40℃条件下反应0.5～4h。
优选地，水合肼的质量浓度为5～30％。
优选地，待处理废水中的六价铬与水合肼的摩尔比为1：0.75～2。
优选地，待处理废水中的六价铬与氢氧化钠的摩尔比为1:3。
优选地，消泡剂的加入量是待处理废水质量的0.1％～1％。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
本发明采用一锅法，一步即可达到废水处理的目的，解决了现有技术中采用多步处理的问题，操作简单，适合工业化废水处理：以水合肼为还原剂，将六价铬还原成三价铬，经氢氧化钠沉淀过滤即可去除废水中的铬，处理后的水相铬浓度达到国家排放标准，且处理过程中将水合肼完全转化为氮气，避免了有毒硫酸肼的产生，同时也减少了高盐废水的产生，处理效果明显，绿色环保无污染；另外，本发明加入消泡剂，使得产生的氮气迅速溢出，降低了反应体积，提高铬废水处理产能，实现了高价铬废水的工业化处理。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和数据对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种高价铬废水的工业化处理方法，包括以下步骤：
在机械搅拌下，向5000L反应釜中加入工业铬废水2000L和水处理用消泡剂BYK2kg，(工业铬废水中H2CrO4的浓度为22690mg/L，H2CrO4计算量为45.38kg＝2000L*22690mg/L)搅拌均匀，滴加30％水合肼57.69kg(六价铬与30％水合肼的摩尔比为1:0.75)，在20℃条件下反应0.5h，加入氢氧化钠46.15kg，进行沉淀，待沉淀完全后进行过滤，将沉淀物与上层清液进行分离，得到澄清水相，取上层清液检测Cr总的含量，CCr总＝0.21mg/L。
实施例2
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，在10℃条件下反应0.5h。
实施例3
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，在30℃条件下反应0.5h。
实施例4
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，在40℃条件下反应0.5h。
实施例5
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，在20℃条件下反应1h。
实施例6
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，在20℃条件下反应2h。
实施例7
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，在20℃条件下反应4h。
实施例8
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，水合肼浓度为5％。
实施例9
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，水合肼浓度为10％。
实施例10
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，水合肼浓度为20％。
实施例11
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，铬废水与30％水合肼摩尔比为1:1。
实施例12
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，铬废水与30％水合肼摩尔比为1:2。
实施例13
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，铬废水与消泡剂质量比为1:0.5％。
实施例14
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，铬废水与消泡剂质量比为1:1％。
实施例15
一种高价铬废水的工业化处理方法，包括以下步骤：
在机械搅拌下，向5000L反应釜中加入工业铬废水2000L和水处理用消泡剂BYK1kg，工业铬废水中H2CrO4的浓度为22690mg/L，H2CrO4计算量为45.38kg＝2000L*22690mg/L，搅拌均匀，滴加30％水合肼57.69kg，在20℃条件下反应4h(由于消泡剂含量减少，消泡时间延长)，加入氢氧化钠46.15kg，进行沉淀，待沉淀完全后进行过滤，将沉淀物与上层清液进行分离，得到澄清水相，取上层清液检测CCr总的含量，CCr总＝0.48mg/L。
实施例16
一种高价铬废水的工业化处理方法，包括以下步骤：
在机械搅拌下，向5000L反应釜中加入工业铬废水2000L和消泡剂BYK2kg，工业铬废水中H2CrO4的浓度为22690mg/L，H2CrO4计算量为45.38g＝2000L*22690mg/L，搅拌均匀，滴加15％水合肼153.84kg(六价铬与15％水合肼的摩尔比为1:1)，在10℃条件下反应2h，加入氢氧化钠46.15kg，进行沉淀，待沉淀完全后进行过滤，将沉淀物与上层清液进行分离，得到澄清水相，取上层清液检测CCr总的含量，CCr总＝0.37mg/L。
对比例1
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，水合肼浓度为40％。
对比例2
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，水合肼浓度为50％。
对比例3
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，铬废水与30％水合肼摩尔比为1:0.5。
对比例4
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，铬废水与消泡剂质量比为1:0.05％。
对比例5
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，铬废水与NaOH的摩尔比为1:2。
对比例6
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，铬废水与NaOH的摩尔比为1:2.5。
对比例7
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，铬废水与NaOH的摩尔比为1:3.5。
对比例8
一种高价铬废水的工业化处理方法，步骤同实施例1，不同之处在于，铬废水与NaOH的摩尔比为1:4。
下面通过上述实施例和对比例来探讨各反应因素对铬废水处理的影响。
1、反应温度对铬废水处理影响
以实施例1～4为例，探讨温度对铬废水处理影响，实施例1～4均是铬废水:消泡剂质量比1:0.1％、铬废水：30％水合肼、NaOH的摩尔比为1:0.75:3，不同之处在于，分别在10、20、30、40℃反应0.5小时，加入氢氧化钠，沉淀，然后过滤，得到澄清水相，检测水相中总铬浓度，结果如表1。
表1反应温度对铬废水处理的影响
Figure BDA0002373462320000071
Figure BDA0002373462320000081
由表1可见，反应在10～40℃下的总铬浓度均符合国家排放标准，在20～30℃反应0.5小时处理条件更好，尤其20℃处理结果最佳。
2、反应时间对铬废水处理的影响
以实施例1、5～7为例，探讨反应时间对铬废水处理的影响，实施例1、5～7铬废水:消泡剂质量比1:0.1％、铬废水：30％水合肼、NaOH的摩尔比为1:0.75:3，不同之处在于，分别在20℃反应0.5、1、2、4h，待冷却至室温，加入氢氧化钠，沉淀，然后过滤，得到澄清水相,检测水相中总铬浓度，结果如表2。
表2反应时间对铬废水处理的影响
Figure BDA0002373462320000082
由表2可见，反应0.5～4h下的总铬浓度均符合国家排放标准，反应0.5～1h处理条件更好，0.5h处理条件最佳。
3、水合肼含量对铬废水处理的影响
以实施例1、8～10、对比例1～2为例，探讨水合肼含量对铬废水处理的影响，铬废水:消泡剂质量比1:0.1％、铬废水分别与5％、10％、20％、30％、40％、50％水合肼在20℃反应0.5小时，加入氢氧化钠，铬废水与水合肼、NaOH的摩尔比为1:0.75:3沉淀，然后过滤，得到澄清水相，检测水相中总铬浓度，结果如表3。
表3水合肼含量对铬废水处理的影响
Figure BDA0002373462320000091
由表3可见，水合肼含量在5％～30％下的总铬浓度均符合国家排放标准，水合肼含量在20％～30％处理条件较更好，水合肼含量在30％处理条件最佳。
综合试验1、2和3，本发明选择水合肼含量在5％～50％，10～40℃反应0.5～4小时，优选水合肼含量在20％～30％，20～30℃反应0.5～2小时，最佳为30％水合肼20℃反应0.5小时。
4、水合肼用量对铬废水处理的影响
以实施例1、11～12、对比例3为例，探讨水合肼用量对铬废水处理的影响，铬废水:消泡剂质量比1:0.1％、铬废水分别与30％水合肼摩尔比为1:0.5、1:0.75、1:1、1:2在20℃反应0.5小时，加入氢氧化钠，铬废水与NaOH的摩尔比为1:3沉淀，然后过滤，得到澄清水相，检测水相中总铬浓度，结果如表4。
表4水合肼用量对铬废水处理的影响
Figure BDA0002373462320000092
Figure BDA0002373462320000101
由表4可见：铬废水与水合肼配比在1:0.75～2下的总铬浓度均符合国家排放标准，铬废水与水合肼配比在1:0.75～1处理条件更好，1:0.75处理条件最佳。
5、消泡剂BYK用量对铬废水处理的影响
以实施例1、13～14、对比例4为例，探讨消泡剂BYK用量对铬废水处理的影响，铬废水与消泡剂质量比分别为1:0.05％、1:0.1％、1:0.5％、1:1％，铬废水与30％水合肼摩尔比为1:0.75在20℃反应0.5小时，加入氢氧化钠，铬废水与NaOH的摩尔比为1:3沉淀，然后过滤，得到澄清水相，观察反应过程中消泡现象，结果如表5。
表5消泡剂用量对铬废水处理的影响
Figure BDA0002373462320000102
由表5可见：铬废水与消泡剂配比在1:0.1％～1％下均可消泡，铬废水与消泡剂配比在1:0.1％～0.5％处理条件更好，1:0.1％处理条件最佳。
6、NaOH用量对铬废水处理的影响
以实施例1、对比例5～8为例，探讨NaOH用量对铬废水处理的影响，铬废水与消泡剂质量比为1:0.1％，铬废水与30％水合肼摩尔比为1:0.75在20℃反应0.5小时，加入氢氧化钠，铬废水与NaOH的摩尔比分别为1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4，沉淀，然后过滤，得到澄清水相，检测水相中总铬浓度，结果如表6。
表6 NaOH用量对铬废水处理的影响
Figure BDA0002373462320000111
由表6可见：铬废水与NaOH配比在1:3处理条件最佳。
综合试验4、5和6的结果，本发明选择铬废水与消泡剂用量为1:0.1％～1％,铬废水分别与水合肼、NaOH摩尔比为1:0.75～2:3，优选铬废水、水合肼、与NaOH摩尔比为1:0.75～1:3，最佳选择铬废水、水合肼与NaOH，摩尔比为1:0.75:3。
由上述实施例及结果可得，本发明采用一锅法，一步即可达到废水处理的目的，解决了现有技术中采用多步处理的问题，反应条件温和，操作简单，适合工业化废水处理，反应方程式如下：
6H2SO4+4H2CrO4+3NH2NH2H2O＝2Cr2(SO4)3+3N2↑+19H2O
2Cr2(SO4)3+12NaOH＝4Cr(OH)3↓+6Na2SO4；
以水合肼为还原剂，将六价铬还原成三价铬，经氢氧化钠沉淀过滤即可去除废水中的铬，处理后的水相铬浓度达到国家排放标准，且处理过程中将水合肼完全转化为氮气，避免了有毒硫酸肼的产生，同时也减少了高盐废水的产生，处理效果明显，绿色环保无污染；另外，本发明加入消泡剂，使得产生的氮气迅速溢出，降低了反应体积，提高铬废水处理产能，已用于5000L反应釜废水处理，实现了高价铬废水的工业化处理。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种高价铬废水的工业化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待处理的六价铬废水和消泡剂混合，并加入水合肼反应，之后加入氢氧化钠沉淀，沉淀完全后过滤，得上层澄清水相，即可排放。
2.根据权利要求1所述的高价铬废水的工业化处理方法，其特征在于，加入水合肼后在10～40℃条件下反应0.5～4h。
3.根据权利要求1所述的高价铬废水的工业化处理方法，其特征在于，水合肼的质量浓度为5～30％。
4.根据权利要求3所述的高价铬废水的工业化处理方法，其特征在于，待处理废水中的六价铬与水合肼的摩尔比为1：0.75～2。
5.根据权利要求1所述的高价铬废水的工业化处理方法，其特征在于，待处理废水中的六价铬与氢氧化钠的摩尔比为1:3。
6.根据权利要求1所述的高价铬废水的工业化处理方法，其特征在于，消泡剂的加入量是待处理废水质量的0.1％～1％。
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