氧化还原反应在电镀废水处理中的应用

氧化还原反应在电镀废水处理中的应用
摘要:伴随着城市的不断发展,化工、冶金等行业在社会发展中的地位也越来越高,同时,大量的农业投资产品的应用,使得各类重金属污染物通过各种方式渗透到了水里,从而对水产生了不同程度的污染。水中的有机污染物、重金属、消毒副产物等有害物质的种类和含量也在不断增加,这些污染物不但对人们的日常生活和身体健康产生了影响,还对生态环境产生了破坏,对经济的发展产生了很大的限制。文章阐述了氧化还原方法在电镀废水中的实际应用效果,希望可以帮助相关人员更好地处理电镀废水污染问题。
关键词:氧化还原反应;电镀废水;处理;应用
引言
氧化还原过程是一种被广泛使用的水处理方法,它可以通过简单的氧化还原过程来去除大部分的无机和有机污染物。其基本原则是,通过添加氧化剂和还原剂,将这些“杂质”,也就是污染物,与水进行分离,在特定的条件下,将这些有害物质与水进行无害化处理,以保证水的质量。从本质上来说,氧化还原反应指的就是水溶液的毒性物质在反应中导致化合物的价
态发生了变化。在对污水进行处理的过程中,最常见的氧化剂主要包括了高锰酸钾以及氯化物等,并且较为常见的还原剂主要包括了二氧化硫以及铁粉等。文章主要对氧化还原法在处理电镀废水中的重金属离子的相关应用进行了分析。并且经过大量的实践,发现了一种处理效率较高并且工艺流程较为简单的发展处理技术,在很大程度上提高了废水的处理效率。
1.利用氧化还原反应处理电镀废水中的铬和氰物
目前,国内外对电镀工业废水的治理主要采用化学沉淀法、吸附法、氧化还原法。在含氰铬的电镀废水中,因其要求的酸碱度不一样,所以不能混在一起,而是要分别进行。为防止含氰废水中的有毒物质的挥发而引起危险,需要在一种比较强的碱性介质中进行,所以需要将pH值控制在8-11之间,并在pH值大于或等于8的情况下,加入化学氧化剂;然而,含铬污水pH为3-6,pH太高易生成沉淀物,因此,在实际的工艺中需要更低的pH,通过试验和理论分析,认为在碱性条件下可以达到这一目的[1]
1.1含氰废水的处理
内嵌模组
在碱性条件下,氧气、和双氧水可以将氰根自由基(CN)氧化为氰酸酯(CNO),并将其氧化为无污染的氮气和碳酸盐类。碱氯法是当前使用最多的一种方法,采用处理含氰废水,其反应步骤为:
Cl2+Ca(OH)2→CaCl(OCl)+H2O2CaCl(OCl)+2H2O→2HOCl+Ca(OH)2+CaCl2;
HOCl→H++OClˉ;
CNˉ+OClˉ+H2O→CNCl(剧毒)+2OHˉ;
CNCl+2OHˉ→CNOˉ+Clˉ+H2O;
这个阶段反应过程很快,反应过程中产生的(CNCl)是有毒物质,这种物质在碱性环境中可以转化成氰酸盐(CNOˉ),碱性越强,反应越快。第二阶段的反应如下:
CNOˉ+2H2O→CO2+NH3+OHˉ;
2CNOˉ+3OClˉ→CO2↑+N2↑+3Clˉ+CO2ˉ;
在pH为8.0-8.5的情况下,这一时期的反应最为迅速。两种处理过程的时间存在着显著的差别,前者处理速度快,而后者处理速度慢。在实际生产中,为避免氯化氢气(CNCl)的生成,一般都是在同一处理装置内完成。
1.2含铬废水的处理
在碱性条件下,采用硫酸亚铁(FeSO4)、二氧化硫(SO2)和铁粉等还原剂,将污水中的六价铬氧化为三价铬,然后添加氢氧化钠进行沉淀和分离。该工艺操作简便,已被越来越多地用于水处理工艺。用硫酸亚铁处理含铬废水的反应是这样的:
3FeSO4+Na2CrO4+2Ca(OH)2+4H2O→3Fe(OH)3↓+2CaSO4↓+Cr(OH)3↓+Na2SO4;
3FeSO4+Na2CrO4+4NaOH+4H2O→3Fe(OH)3↓+3NaSO4+Cr(OH)3↓;
本项目研究成果将为电镀污水的综合利用奠定基础,具有重要的科学意义和应用价值。
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1.3两种废水的综合处理
在pH为8-11的弱碱性条件下,加入一定数量的,使其与含氰的高毒性化合物发生充分
的反应,使之成为无毒性的产品,从而实现对含氰废水的高效降解。在这个时候,会有少量的三价铬被氧化为六价铬。在此基础上,添加足够的硫酸亚铁,将六价铬快速还原为三价铬,并在强碱条件下形成沉淀物,与水相分离。该综合处理方式既可对含氰、铬废水进行综合处理,又可对含氰、铬废水进行协同处理,并可对含氰、铬废水进行氧化还原反应,达到达标排放[2]
时子环2.氧化还原法处理含铜电镀废水
2.1水合肼化学还原法
氰化镀铜废水以及酸洗含铜废水是电镀含铜废水中较为常见的。按照含铜废液中含有的相关配位剂问题,文章中提出了一种较为有效的抑制方法。从处理含氰污水的方法可以看出,碱性氯化法可以高效地去除水中的氰根,这个流程由三个过程组成,分别是碱性氧化、水合肼还原和沉淀分离。首先,碱法氧化过程要控制污水的pH值在8-11中间,其次再添加次氯酸钠氧化剂,使氰基自由基断裂,最后使得铜离子生成Cu2(OH)2沉淀。再向酸性含铜废水中添加水合肼,使其还原。水合肼(N2H4)是一种强碱、吸湿的、无、透明、油状、发烟液。在碱性条件下具有很高的还原性,它与氢氧化铜的沉淀物发生反应,将它
还原为Cu2O沉淀物。
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4Cu热冲击2(OH)2+N2H4=2Cu2O↓+6H2O+N2↑;
最终,经过一系列的沉淀和分离处理,经过过滤和其他处理,将黄褐的Cu2O沉淀物去除,达到了水质的排放标准。该工艺流程简便,可高效地循环利用铜矿,且能满足水质达标,是一种经济、合理的工艺。
2.2铁碳微电解法
铁碳电解技术是一种以铁、碳为原电池,通过电化学氧化还原的方法,也被称为内电解技术。在酸性环境下,由于络合铜的不稳定,阳极上的Fe很容易取代Cu,使pH值上升,进而形成氢氧化铜沉淀,从而脱除Cu。另外,要想使EDTA-Cu的络合物失效,也可采用铁碳的微电解方法,使其失效。陈润华等人经过试验,得到了最优的工艺:室温下,pH=2,Fe/C质量比>0.02,60分钟后,用铁碳微电解方法对200mg/L、60mg/L的有机污染物进行了有效地去除,使残留的有机污染物TOC、Cu含量分别下降到40.66mg/L、1.718mg/L。铁碳微电解技术因其工艺简便、适应性好,能在保证重金属、等污染
物达标的前提下,有效地脱除COD,改善污水可生物降解性,已被广泛用于水处理。但该方法也有一定的限制,例如:铁炭复合填料容易发生硬化,因此可以与其他的处理方法联合应用。
2.3载铁竹炭非均相Fenton催化处理法
Fenton方法可以很好地聚合铜离子,但是也存在着许多缺点,如氧化剂消耗过多、铁泥量大等。白晓龙等人的试验结果表明,在Fe2+荷载60分钟,Fe2+浓度为1280mg/升的情况下,其荷载量为65.85mg/g。针对50mg/L的含铜废水,在初始pH=2.5、30℃、60分钟、2mL/L、0.6g/L的H2O2和0.6g/L的催化剂下,Cu2+的脱除率可达88.85%。
3.结束语
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综上所述,去除重金属中的有机物可以使用氧化还原反应。相关技术人员应该基于现在的处理技术与工艺,进一步发展科学的污水处理方法,注重环境保护。在资源环境与经济发展的良性循环中尽自己的一份力。
参考文献
[1]徐海英.改进彩管行业含铬废水处理工艺[J].环境污染治理技术与设备,2005,6(10):80-83.
[2]汤清家.用二氧化硫处理含铬废水[J].化工环保,1998,18(6):347-352.

本文发布于:2024-09-22 21:29:45,感谢您对本站的认可!

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