混凝－吸附联合处理含铬废水的研究

曹 福， 童 佳

（江苏科技大学 生物与环境工程学院，江苏 镇江 212003）

混凝－吸附联合处理含铬废水的研究

曹 福， 童 佳

（江苏科技大学 生物与环境工程学院，江苏 镇江 212003）

采用新型混凝剂聚磷氯化铝铁（PPAFC）对含铬废水进行混凝处理；再采用铝化改性膨润土对含铬废水进行吸附处理。结果表明：在PPAFC 40mg／L，铝化改性膨润土2.0g／L，室温的条件下，总铬的去除率超过99.8%，出水中总铬的质量浓度达到《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）要求。

铝化改性膨润土；混凝；吸附；含铬废水

0 前言

电镀废水水质复杂、水量大，废水中含有剧毒的氰化物以及大量的重金属离子，这些物质进入环境，必定会对人类健康及生态环境产生严重的危害［1－2］。其中，镀件清洗水是含铬废水的主要来源，几乎占车间含铬废水排放量的80%以上［3］。含铬废水会对环境造成严重的危害，因此，对含铬废水的处理进行研究尤为重要［4－5］。膨润土具有吸水性好、比表面积大、吸附能力和离子交换能力强等优点，国内外许多学者常将其用于重金属污染的治理［6－8］。

本文采用新型混凝剂聚磷氯化铝铁（PPAFC）对含铬废水进行混凝处理；再采用铝化改性膨润土对含铬废水进行吸附处理。废水经混凝沉淀及吸附处理后，出水中总铬的质量浓度达到《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）要求。该方法操作过程简单，适于推广应用，对处理含重金属废水有一定的指导意义。

1 实验

1.1 实验试剂

膨润土（分析纯），三氯化铝（分析纯），亚硫酸钠（分析纯），PPAFC（自制，参照文献［9］），重铬酸钾（分析纯），二苯碳酰二肼（分析纯）。

1.2 实验仪器

FA 2004型电子天平，SHA-C型恒温振荡器，751GD型紫外分光光度计，pH-2F型数字pH计，六联电动搅拌机，80-2B型台式离心机。

1.3 铝化改性膨润土的制备

将膨润土配制成质量分数为6%的悬浮液，在搅拌条件下滴入三氯化铝溶液，之后于80℃下陈化2天；再用去离子水洗涤至无Cl－为止，在105℃下烘干，研磨，过200目筛，待用。

1.4 混凝实验方法

含铬废水取自镇江某电镀厂，废水中总铬的质量浓度为150mg／L，pH值为2～3。

取含铬废水200mL，在搅拌条件下加入一定量的亚硫酸钠溶液，搅拌5min，将溶液的pH值调至8～9；之后加入混凝剂，快速搅拌2min（搅拌速率为200r／min），再慢速搅拌10min（搅拌速率为50 r／min），静置沉降30min后，测定上清液中总铬的质量浓度。

1.5 吸附实验方法

取100mL经还原混凝处理后的上清液于250 mL具塞锥形瓶中，加入一定量的铝化改性膨润土，调节溶液的pH值；将锥形瓶固定在恒温振荡器中，在（25±1）℃的条件下振荡一段时间（振荡频率为110r／min），静置，离心，测定上清液中总铬的质量浓度。

1.6 测定方法

采用高锰酸钾氧化－二苯碳酰二肼分光光度法（GB／T 7466-87）测定总铬的质量浓度。

2 结果与讨论

2.1 混凝剂的选择

选取自制PPAFC、氯化铝（AC）、氯化铁（FC）和聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，考察混凝剂对总铬的去除率的影响，实验结果，如图1所示。

图1 混凝剂对总铬的去除率的影响

由图1可知：随着混凝剂的投加量的增加，总铬的去除率均呈现先上升后下降的趋势。投加量较少时，混凝剂不能够提供足够的电中和及卷扫作用，混凝效果较差；投加量较大时，胶体微粒表面所带正电荷过多，导致微粒不稳定。而对于无机混凝剂而言，混凝剂过量会使废水的pH值下降，导致氢氧化铬溶解。

从实验结果可以看出：新型混凝剂PPAFC的处理效果明显好于传统无机混凝剂FC和AC的，略优于PAC的。PPAFC的投加量为40mg／L时，总铬的去除率可达85.8%；投加量为60mg／L时，总铬的去除率可达91.1%。此外，混凝处理大大降低了废水的COD，出水更清澈，减少对后续处理的压力。考虑到生产成本，实验选取PPAFC的最佳投加量为40mg／L。

2.2 吸附剂的选择

选取炉渣、粉煤灰、原土和铝化改性膨润土对含铬废水进行吸附处理，实验结果，如图2所示。

图2 吸附剂对总铬的去除率的影响

由图2可知：随着吸附剂的投加量的增加，总铬的去除率均呈现上升趋势。铝化改性膨润土对含铬废水的处理效果比炉渣、粉煤灰和原土的好。当铝化改性膨润土的投加量为1.0g／L时，总铬的去除率达到95.0%；投加量为2.0g／L时，总铬的去除率大于99.8%，出水中总铬的质量浓度远低于《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）的要求。这主要是因为在改性时铝进入了膨润土的层状结构中，从而使有机膨润土的层间距增大，离子更容易进入膨润土内部而被吸附［4］。

2.3 pH值的影响

在室温下，调节水样的pH值，加入铝化改性膨润土2.0g／L，恒温振荡30min，离心后取上清液分析，实验结果，如图3所示。

图3 pH值对总铬的去除率的影响

由图3所示：总铬的去除率随着pH值的增加而增大。在酸性条件下，溶液中大量的H＋与铬产生竞争吸附，铝化改性膨润土对铬的吸附效果相对较差；此外，铝化改性膨润土结构中的Al—O—H具有两性，在酸性条件下容易电离而使膨润土表面带正电荷，从而对阳离子的吸附不利。当pH值升高时，溶液中OH－增加，降低了竞争吸附，间接增加了总铬的去除率。所以，pH值在中性或碱性条件下对总铬的吸附有利。考虑到混凝处理后pH值为8左右，并且为防止二次污染，实验选取pH值为8。

2.4 吸附时间的影响

在室温下，调节水样的pH值为8，加入铝化改性膨润土2.0g／L，恒温振荡不同时间，离心后取上清液分析，实验结果，如图4所示。

图4 吸附时间对总铬的去除率的影响

由图4可知：吸附时间小于30min时，随着吸附时间的延长，总铬的去除率显著升高；吸附时间大于30min后，总铬的去除率上升缓慢，曲线趋于平缓。因此，实验将吸附时间控制在30min左右。

2.5 吸附温度的影响

调节水样的pH值为8，加入铝化改性膨润土2.0g／L，改变吸附温度，振荡30min，离心后取上清液分析，实验结果，如图5所示。

图5 吸附温度对总铬的去除率的影响

由图5可知：温度为30℃时，总铬的去除率达到最大值，为99.4%；温度大于30℃时，总铬的去除率随着温度的升高略有降低。考虑到25℃时的吸附性能与30℃时的相差不大且可以减少工程运行的费用，实验选取室温进行吸附。

3 结论

（1）采用新型混凝剂PPAFC对含铬废水进行还原混凝处理，处理效果好于常用的混凝剂PAC，AC和FC的。

（2）采用铝化改性膨润土对经还原混凝处理后的含铬废水进行吸附处理，处理效果好于炉渣、粉煤灰和原土的。

（3）在PPAFC 40mg／L，铝化改性膨润土2.0 g／L，室温的条件下，总铬的去除率超过99.8%，出水中总铬的质量浓度达到《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）。

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［3］ 邓小红，宋仲容.电镀含铬废水处理技术研究现状与发展趋势［J］.重庆文理学院学报：自然科学版，2008，27（5）：70-73.

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［9］ 曹福，向梅，唐玉斌.新型絮凝剂聚磷氯化铝铁的制备及性能研究［J］.环境工程学报，2010，4（11）：2 547-2 551.

A Study of Joint Treatment of Wastewater Containing Chromium by Coagulation and Adsorption

CAO Fu， TONG Jia
（School of Biology and Environment Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212003，China）

Polymeric phosphate-aluminum ferric chloride（PPAFC）flocculent was used to perform a coagulation treatment on wastewater containing chromium，and then Al-modified bentonite was used to conduct a adsorption treatment on the wastewater containing chromium.The results show that the removal ratio of total chromium can exceed 99.8%when PPAFC is 40mg／L，Al-modified bentonite 2.0g／L，room temperature.The mass concentration of total chromium in the discharged water meets the Electroplating Pollutant Discharge Standards（GB 21900-2008）.

Al-modified bentonite；coagulation；adsorption；wastewater containing chromium

X 781.1

A

1000-4742（2012）04-0046-03

2011-03-28