化學工程與工藝專業(yè) 硫化鈉Na2S破絡與混凝沉淀組合處理電鍍廢水的研究

1、Na2S破絡與混凝沉淀組合處理電鍍廢水的研究摘要：電鍍廢水不僅能夠污染環(huán)境，并且對人體造成傷害。本文通過Na2S破絡與混凝沉淀組合處理電鍍廢水中Cu2+與COD，分析了Na2S投加量、初始pH值與反應時間等因素對電鍍廢水處理效果的影響。結果表明，最佳處理條件為：Na2S投加量100 mg/L，初始pH值7.5，反應時間選擇15 min，PAC混凝pH為7.5，PAC投加量為8.0 mg/L，混凝時間為6 min，PAM投加量為8.0 mg/L，沉降時間為50 min，出水中Cu2+濃度為0.43 mg/L，COD濃度為41.26 mg/L，能夠達到電鍍廢水排放標準。關鍵字：Na2S；電鍍廢水；

2、Cu2+；COD；混凝沉淀Study on the Treatment of Electroplating Wastewater by the Combination of Na2S Network and Coagulation SedimentationAbstract: Electroplating waste water can not only pollute the environment, but also cause harm to the human body. In this paper, Cu2+ and COD in electroplating wastewater

3、were treated by combination of Na2S network and coagulation and sedimentation. The effects of dosage of sodium sulfide, initial pH value and reaction time on electroplating wastewater treatment were analyzed. The results showed that the optimal treatment conditions were Na2S dosage 100 mg/L, initial

4、 pH 7.5, reaction time 15 min, PAC coagulation pH 7.5, PAC dosage 8.0 mg/L, coagulation time The dosage of PAM was 8.0 mg/L, the settling time was 50 min, the concentration of Cu2+ in the effluent was 0.46 mg/L and the COD concentration was 60.96 mg/L at 6 min, which could meet the electroplating wa

5、stewater discharge standards.Key words: Na2S; electroplating wastewater; Cu2+; COD; coagulation and sedimentation;0引言電鍍廢水作為工業(yè)最難處理的廢水之一1，其主要成分包括重金屬廢水與有機廢水，重金屬廢水大部分為金屬絡合形態(tài)，水質復雜難以處理。化學沉淀法是一種比較成熟的廢水處理方法，利用Na2S處理廢水不僅能夠破壞重金屬的絡合形態(tài)，而且可以形成硫化物沉淀，達到去除廢水中污染物的目的?；炷恋矸ㄊ且环N廢水中懸浮態(tài)污染物的處理方法2，能夠做到對廢水深度處理。本文首先通過Na2S對電鍍廢

6、水進行破絡處理，然后利用混凝劑PAC與助凝劑PAM進行沉降處理，分析了Na2S投加量、初始pH值與反應時間等因素對廢水處理效果的影響，得到了廢水處理的最佳工藝條件。1實驗材料及方法1.1實驗儀器及試劑實驗所用化學試劑包括：氫氧化鈉（AR），Na2S（AR）、硫酸亞鐵（AR）、硫酸銀（AR）、重鉻酸鉀（AR）、硫酸亞鐵銨（AR）、硫酸（AR），天津市恒山化工科技有限公司。聚合氯化鋁（PAC）與聚丙烯酰胺（PAM），工業(yè)級，鞏義市先科凈水材料廠。實驗所用儀器包括：PHS-3C型pH計，上海圣科儀器設備有限公司；FA2204型電子天平，上海方瑞儀器有限公司；SHZ-A型水浴恒溫振蕩器，上海博迅實業(yè)有

7、限公司醫(yī)療設備廠；WFX120型原子吸收分光光度計，日本島津儀器廠。實驗廢水：合肥市某電子公司的實際廢水，Cu2+的質量濃度為84.32 mg/L，COD的質量濃度為2242.39 mg/L。1.2實驗工藝流程圖1 Na2S混凝沉淀法處理電鍍廢水的工藝流程1.3實驗方法Na2S破絡：500 mL燒杯中加入250 mL廢水，通過10 mol/L NaOH溶液調節(jié)不同的pH值，加入不同質量的Na2S，200 rpm的條件下反應一定的時間，沉淀90 min，過濾，測定濾液中Cu2+與COD的含量?；炷恋恚篘a2S沉淀之后，調節(jié)不同的pH值，加入不同質量的混凝劑PAC，200 rpm反應一定的時間，

8、加入不同質量的助凝劑PAM絮凝沉淀，100 rpm反應30 min，沉降一定的時間，過濾，測定濾液中Cu2+與COD的含量。通過原子吸收分光光度計測定濾液中Cu2+的濃度，通過重鉻酸鉀法測定濾液中COD濃度，并根據式1計算去除率：去除率=式中：C0為吸附前污染物的濃度，mg/L；C為吸附前污染物的濃度，mg/L。2結果與討論2.1Na2S投加量的影響圖2 Na2S投加量對Cu2+與COD去除率的影響由圖2可知，Cu2+與COD的去除率隨著Na2S投加量的增加先增大后減小。Na2S投加量小于100 mg/L時，COD的去除率從69.52%增加至83.07%，Cu2+的去除率從43.31%升高到7

9、6.03%；Na2S投加量為100 mg/L時，Cu2+與COD的去除率達到最大；Na2S投加量繼續(xù)增大，Cu2+與COD的去除率略微減小，其原因是過量的Na2S會轉化為多硫化物導致金屬離子沉淀不徹底3。因此，Na2S最佳投加量為100 mg/L。2.2 初始pH值的影響圖3 初始pH值對Cu2+與COD去除率的影響由圖3可知，通過Na2S進行破絡時，初始pH值對Cu2+及COD的去除率的影響不大，其原因是水中的OH-隨著pH值的變大而增多，并且與Cu2+形成的Cu(OH)2沉淀顆粒細小、沉淀緩慢，所以初始pH值對Cu2+與COD的去除率影響不明顯。綜合考慮，初始pH值選擇7.5。2.3 反應

10、時間的影響圖4 反應時間對Cu2+與COD去除率的影響由圖4可知，Cu2+的去除率隨著反應時間的增加先增加后減小，COD的去除率隨著反應時間的增加先增加后不變。反應時間小于10 min時，Cu2+與COD的去除率增加明顯，這是因為破絡沉淀過程主要集中在該時間段4。Cu2+的去除率在15min達到最大，之后開始減小，其原因可能是形成的顆粒沉淀被破壞。反應時間大于15 min之后，COD的去除率基本保持不變，所以反應時間選擇15 min，此時出水中COD濃度為221.99 mg/L，Cu2+濃度為10.28 mg/L。以上研究可知，廢水通過Na2S破絡沉淀處理后不能滿足電鍍廢水排放標準，為了能夠降

11、低水中Cu2+與COD濃度，通過混凝沉淀法進一步處理Na2S破絡沉淀后的出水。2.4 混凝劑PAC最佳pH的確定圖5 pH值對PAC去除Cu2+與COD的影響由圖5可知，加入混凝劑PAC后，Cu2+與COD的去除率隨著pH的增加先增大后減小，pH = 7.5時兩者去除率達到最大值。pH值由5增加至7.5，COD的去除率增加了3.35 %，Cu2+的去除率增加了4.17 %，pH處于7.5 11之間，Cu2+與COD的去除率逐漸降低，這是因為pH較低時，處于絡合狀態(tài)的鋁負面影響絮凝效果，pH較高時，氫氧化鋁溶解導致混凝不想理，所以混凝劑PAC最佳pH為7.5。2.5 混凝劑PAC投加量的確定圖6

12、 混凝劑投加量對Cu2+與COD去除率的影響由圖6可知，Cu2+與COD的去除率隨著混凝劑PAC投加量的增加呈現先增大后減小的趨勢，其原因是混凝劑投加量不足時無法進行充分混凝5，混凝劑投加過量會包圍廢水中的膠粒，膠粒間由于排斥作用難以進行混凝6。因此，混凝劑PAC的投加量選擇8 mg/L。2.6 混凝時間的影響圖7混凝時間對Cu2+與COD去除率的影響由圖7可知，Cu2+與COD的去除率隨著混凝時間的增加呈現先增加后減小的趨勢，其原因是混凝時間過短，廢水中Cu2+與COD與PAC不能充分反應，而混凝時間過長會打破形成的絮體，導致兩者的去除率降低9。因此，混凝時間選擇6 min，2.7 助凝劑P

13、AM投加量的影響圖8 PAM投加量對Cu2+與COD去除率的影響由圖8可知，Cu2+與COD的去除率隨著助凝劑PAM投加量的增加呈現先增加后平緩的趨勢，其原因是PAM投加量較小無法使污染物絮凝完全7，PAM投加過量會阻礙膠體聚集沉降8。PAM投加量為8.0 mg/L時，Cu2+與COD去除率最高，因此PAM投加量選擇8.0 mg/L。2.8 沉降時間的影響圖9 沉降時間對Cu2+與COD去除率的影響由圖9可知，沉降時間為0 20 min，COD的去除率快速增加，而Cu2+的去除率只增加了1.12%。沉降時間為60 min，Cu2+與COD的去除率達到最大并保持穩(wěn)定，說明廢水中污染物已經沉淀完全

14、，此時出水中Cu2+濃度為0.43 mg/L，COD濃度為41.26 mg/L，滿足電鍍廢水排放標準。3結論本文首先通過Na2S對電鍍廢水進行破絡處理，研究了Na2S投加量、初始pH值與反應時間對Cu2+與COD去除率的影響，然后利用混凝劑PAC與助凝劑PAM進行沉降，分析了混凝pH、PAC投加量與混凝時間等對Cu2+與COD去除率的影響，得到以下主要結論：（1）通過Na2S對電鍍廢水進行破絡實驗，確定最佳破絡條件為：Na2S投加量100 mg/L，初始pH值7.5，反應時間選擇15 min。（2）利用混凝劑PAC與助凝劑PAM對Na2S破絡后的出水進行混凝實驗，最佳混凝條件為：PAC混凝pH

15、為7.5，PAC投加量為8.0 mg/L，混凝時間為6 min，PAM投加量為8.0 mg/L，沉降時間為50 min。（3）實驗表明，僅僅通過Na2S破絡處理電鍍廢水無法滿足電鍍廢水排放標準，結合混凝法處理，其出水中Cu2+濃度為0.43 mg/L，COD濃度為41.26 mg/L，能夠達到電鍍廢水排放標準。參考文獻1 Gladkikh S N, Gladkikh Y N. Treatment of electroplating wastes to remove heavy metal ions J. Chemical & Petroleum Engineering, 1995, 31 (6

16、): 328-329.2 Verma S, Prasad B, Mishra I M. Pretreatment of petrochemical wastewater by coagulation and flocculation and the sludge characteristics. J. Journal of Hazardous Materials, 2010, 178 (1-3): 1055-64.3 蘇平.硫化物沉淀法及其對金屬硫化物去除率的探討J.中國有色冶金,2009,(04):6-10+22.4 王紹楠,袁東,付大友,等. 兩種含銅電鍍廢水化學處理方法的比較研究J.當代化工,2011,40(9):902-904.5 隋智慧,劉安軍.復合混凝劑的制備及其對印染廢水的處理J.紡織學報,2007,(11):69-72.6 陳國豐.Fenton 氧化混凝法處理印染廢水的研究D. 濟南：山東建筑大學，2011：