铁氧体法处理含铬废水及铬回收实验研究_李燕灵

形成铁 氧体的 质量 / g 0. 26 0. 31 0. 35 0. 38 0. 37
回收率 /%
图 2 反应过程中 pH 值与 Cr6 + 去除率及铬回收率的关系 Fig. 2 Ｒelationship of reaction pH value and removal Cr6 + and recycling rate 图1 Fig. 1 Fe2 + 的投加量与 Cr6 + 的去除率及回收率关系
第 41 卷第 14 期 2013 年 7 月
广 州 化 工 Guangzhou Chemical Industry
Vol. 41 No. 14 July. 2013
铁氧体法处理含铬废水及铬回收实验研究
李燕灵，王海峰
( 贵州大学材料与冶金学院，贵州 摘 贵阳 550025 )
－ 要： 通过实验研究了铁氧体法处理含 Cr6 + 废水和回收铬的工艺条件，包括 Fe2 + / Cr2 O2 7 （ 摩尔比） 、 反应 pH 值 、 温度 、
作者简介： 李燕灵 （ 1986 － ） ，女，硕士研究生，主要从事水处理和冶金研究。
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州
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2013 年 7 月
2
2. 1
实验结果与分析
Fe2 + 投加量对 Cr6 + 的去除率及回收率的影响
表 1 Fe 的投加量与 Cr 的去除率及回收率关系 Table 1 Ｒelationship of Fe2 + quantity and removal Cr6 + and recycling rate
2+ 2－ 由表 2 及图 2 可知： 在 Fe 与 Cr2 O7 摩尔比为 12 ，温度 为 70 ℃ 的情况下，当 pH 值在 7 ～ 9 的范围内，随着 pH 值的增 大，六价铬的去除率随之升高，最高达到 99. 63% 。 并且铬回 收率也逐渐增大。当 pH 值大于 9 后，会发生此反应： Cr（ OH） 3 + OH － →CrO2－ + 2H2 O
Ｒelationship of Fe2 + quantity and removal Cr6 + and recycling rate
2+ 6+ 2+ 由以下反应式可知 Fe 的投加量由还原 Cr 的 Fe 与提 2+ 供生成铁氧体所需的 Fe 两部分组成。 － Cr2 O2 + 6Fe2 + + 14H + →2Cr3 + + 6Fe3 + + 7H2 O 7 － 2+ 3+ 1 mol Cr2 O2 被还原需 6 mol Fe ，生成的 2 mol Cr 和 7 6 mol Fe3 + 形成铁氧体各自需要 1 mol 和 3 mol 的 Fe2 + ，故 M － 2+ （ Cr2 O2 ） = 1 ∶（ 6 + 1 + 3 ） = 1 ∶10 （ M 代表物质的 7 ） ∶ M （ Fe 2+ 2－ 量 mol） 。所以，Fe 的理论投加量为 Cr2 O7 的量的 10 倍。 由表 1 及图 1 可得出： 在设定反应过程中 pH 值为 9. 0 ，温 2+ 2－ 度为 70 ℃ 时，投药摩尔比 Fe ∶ Cr2 O7 ＜ 10 时，取上清液测 6+ 定 Cr 的浓度都大于 0. 5 mg / L，总铬浓度也都超过 1. 5 mg / L， 且随着摩尔比增大，去除率和回收率也逐渐增大 。 因为投药摩 尔比没有达到理论投加量，投药越多反应进行的程度越大 。 当 2+ 2－ 投药摩尔比 Fe ∶Cr2 O7 ≥10. 0 时，烧杯中产生大量的黑褐色 沉淀，该黑褐色沉淀具有磁性且不溶于硫酸，说明生成物为铁 ［5 ］ 6+ 氧体 。取上清液测定 Cr 的浓度和总铬浓度，都可以达标排 放，在摩尔比为 10 ～ 14 之间，摩尔比越大，去除率越高，最 高去除率可达 99. 72% ，但回收率却有减小趋势，原因是摩尔 2+ 3+ 3+ 3+ 比过高时，Fe 被氧化为 Fe ，而大量 Fe 占据了 Cr 的位 置，不利于铬的回收。因此在实际操作中最佳投加量摩尔比为 － Fe2 + ∶Cr2 O2 = 12 。 7
2+ 2－ 酸化 pH 值。得出实验的最佳工艺条件为： 酸化 pH 为 3. 0 、Fe / Cr2 O7 （ 摩尔比） 为 12 ∶1 、反应 pH 值为 9 、 温度为 70 ℃ 。 在此 6+ 工艺条件下，处理后废水中 Cr 的浓度可达到国家环保排放标准（ GB8978 － 1996 ） ，且回收率相对较高，最高可达 67. 21% 。
6+
的去除率及回收率的影响
2+ 2－ 由表 3 和图 3 可知： 在 Fe 与 Cr2 O7 摩尔之比为 12 ，反
应过程中的 pH 为 9 的情况下，当反应的温度在 40 ℃ 时，取上 6+ 清液过滤测定吸光度后可知，Cr 浓度小于 0. 5 mg / L，去除率 达 99. 73% 。酸溶时，沉淀物溶解，说明此时沉淀物稳定性差， 回收率低； 当温度在 40 ～ 70 ℃ 之间时，取上清液测定吸光度 6+ 6+ 后，可知 Cr 浓度都小于 0. 5 mg / L，且 Cr 的去除率是呈递增 趋势，铁氧体的量也越来越多，即铬的回收率也是呈递增趋 6+ 势； 在 70 ℃ 时，Cr 的去除率 99. 93% ，铁氧体逐渐增多，铬 的回收率可达 66. 93% ； 当温度在 70 ～ 80 ℃ 之间时，取上清液 6+ 过滤后，测定吸光度可知，Cr 浓度都小于 0. 5 mg / L，但是去 2+ 3+ 除率呈下降的趋势，这是温度过高会使过量的 Fe 转化为 Fe 2+ 而使 Fe 不足，沉淀中除铁氧体外还存在金属氢氧化物，铬回 收率也有下降趋势。因此最佳温度为 70 ℃ 左右。
LI Yan － ling，WANG Hai － feng （ School of Materials and Metallurgy，Guizhou University，Guizhou Guiyang 550025 ，China） Abstract ： The treatment and recycling conditions of wastewater containing chromium with ferrite were studied，inclu－ ding Fe2 + / Cr2 O2 （ molar ratio） ，reaction pH，temperature，and acidification of the pH. The best experimental condi7 － tions were acidification pH at 3. 0 ，molar ratio of Fe2 + and Cr2 O2 7 of 12 ∶ 1 ，reaction pH 9 ，and temperature 70 ℃ . Under the conditions，the wastewater after the treatment of Cr6 + concentration met the emission standards of GB8978 － 1996 ，and the recycling rate was relatively high. The highest recycling rate was 67. 21% . Key words： ferrite method； wastewater containing chromium； pH； removal efficiency
Cr6 + 的 去除率 /% 93. 88 98. 24 99. 68 99. 71 99. 72
/ （ mol / mol） 6 8 10 12 14
处理后 总铬的 浓度 / （ mg / L） 10. 28 5. 24 1. 32 1. 27 1. 24
初始 Cr6 + 处理后 Cr6 + 的浓度 的浓度 / （ mg / L） / （ mg / L） 100 100 100 100 100 3. 17 0. 93 0. 37 0. 63 2. 18
1. 2
实验药剂和设备
1
1. 1
2+
实验部分
实验原理
6+
向含铬废水投加硫 酸 亚 铁，在 酸 性 条 件 下， Cr 首 先 被 Fe 还原为 Cr3 + ，然后调节废水 pH 值至 7 ～ 9，加热 60 ～ 80 ℃ ，
实验中所用药品： 重铬酸钾，硫酸亚铁晶体，氢氧化钠， 硫酸，磷酸，高锰酸钾，丙酮，二苯基碳酸二肼，尿素，亚硝 酸钾，均为分析纯。 实验中用到的主要仪器： 722 型可见分光光度计，上海菁 华科技仪器有限公司； 电子万用炉，天津市泰斯特仪器有限公 司； 电热恒温干燥箱，北京市永光明医疗仪器厂； 电子天平， 余姚市金诺天平仪器有限公司； pH 精密酸度计，深圳市万仪 通仪器仪厂； 加热搅拌器、焙烧炉。 检测方法： 高碘酸钾二苯碳酰二肼分光光度法 （ GB7467 － 87 ） 。
关键词： 铁氧体法； 含铬废水； pH； 去除率 中图分类号： X52 文献标识码： B 文章编号： 1001 － 9677 （ 2013 ） 14 － 0101 － 03
Treatment of Wastewater Containing Chromium and Ｒecycling Chromium by Ferrite Process
Cr6 + 的 处理后总 形成铁氧 回收率 去除率 铬的浓度 体的质量 /% / （ mg / L） /g /% 96. 83 99. 07 99. 63 99. 37 97. 82 7. 43 2. 31 1. 13 1. 34 6. 19 0. 27 0. 36 0. 38 0. 35 0. 34 62. 46 66. 58 67. 21 66. 87 66. 54