铁氧体法处理含铬和镉废水的研究

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结果与讨论
铬、镉铁氧体的结构
铁氧体有多种晶体结构 , 常见的为尖晶石型的
配制。 U V- 754 紫外可见分光 光度计 ( 上海 第三分
立方结 构 , 具 有磁 性 , 化 学 式 一般 为 A2 BO 4 或 BOA 2 O3 , A 和 B 分别表示金属离子, 若 A 和 B 均
可见 , 在 pH 为 7~ 13 范围内, 铬浓度均达到 排放标准, 当 pH \13 时, 铬浓度上升 , 这是因为 Cr ( OH ) 3 显两性。因 01 01 mol/ L Cd
2+ - 3 2+
加热温度对铁氧体磁性的影响见表 3。由表可 见若加热温度低, 铁氧体磁性弱 , 甚至无磁性 , 这 是因为温度低, 氢氧化物不易脱水, 即得不到氧化 物。若温度过高, 铁氧体磁性也减弱 , 这是因为温 度高则反应速度快, 会使过量的 Fe2+ 转化为 Fe 3+ 而使 F e 不足 , 对生成磁性铁 氧体也不利, 同时 浪费能源。故本文温度控制在 70 e 。
为铁离子 , 则化学式为 FeOFe 2 O3 。铁氧体可以是 铁和其他一种或多种金属离子的复合氧化物 , 不同 金属离子在形成铁氧体时, 其占据 A 、B 位置的优 先顺序172 为: 优先占据 A 位置 y
Zn2+ , Cd2+ , M n2+ , Fe3+ , M n3+ , Fe2+ , Cu2+ , Co 2+ , Ti2+ , Ni2+ 含铬废水 工艺1 42 , 仅需 将
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pH 调至 12, 即可同时处理含铬和镉废水, 无需再 增加投入。处理镉的效果虽不如处理铬好, 但仍可 达到排放标准。 参
1
考
文
献
王俊 , 张义生 1 化学污染与生态 效应 1 北京 : 中国环境 科学出
T reat m ent of Wast ew at er Co nt ai ning C hro m ium and C adm ium by P roducing Ferrit e
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析仪器厂 ) , AA320 型原子吸收分光光度计 ( 上海 分析仪器总厂 ) , pH S- 2 型精密 酸度计 ( 上海雷 磁仪器厂) 。
11 2
处理方法
按文献 15, 62 测定废水中 + 6 价铬、总铬和
镉含量。取 200 mL 废液 , 根据测定的总铬量, 按 FeSO 4#7H 2 OBCrO3 = 16 B1 ( 质量 比 ) 投入硫酸亚 铁 , ( 若溶液的 pH > 3, 则滴加 3 mol/ L H 2 SO4 调 至 pH 值为 2~ 3) , 搅拌至溶液呈绿色, 使 + 6 价 铬转变为 + 3 价铬。然后加入 6 mol/ L NaOH 调节 溶液的 pH 值为 12, 使 Cr 3+ 、Cd2+ 、 Fe3+ 和 Fe 2+ 转化为氢氧化物沉淀 ( 墨绿色 ) , 加热溶至 70 e , 搅拌下加入 01 35 mL 3% 的 H 2 O2 以使部分 + 2 价 铁氧化为 + 3 价铁, 静置, 保温 20 min, 此时沉淀 为黑褐色。用磁铁吸出沉淀 , 即铁氧体, 清液经过 滤后再测定总铬和镉的含量。
6+
pH 值对处理的影响 91 50 01013 11 14 101 0 01 016 01 543 101 5 01 018 01 124 111 12 01 013 01 090 111 90 01 008 01 044 121 80 01 016 01 058 13100 01032 01102
1
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实验部分
样品、试剂和仪器
样品取自常州市电镀厂, 其 pH 值为 4, 用聚
乙烯塑料桶采集。因该废水中 镉含量已达排 放标 准, 故加入 01 4 倍于铬含量 的镉 ( w / V ) 以进行 实验。二苯碳酰二肼光度法测+ 6 价铬和总铬所用 试剂152及原子吸收分光光度 法测镉所用试 剂162 分 别按 相 关文 献 配 制, 制 备 铁氧 体 所 用试 剂 按 文 献
3% H 2 O 2 的加入量 ( mL)
经测定 , 该电镀厂废水中含 Cr6+ 为 3091 8 mg/ L , 总铬 为 3451 6 mg/ L , Cd
2+
在 排 放 标准 以 下,
故向 其 中 加 入 固 体 硫 酸 镉, 使 Cd2+ 的 浓 度 为 1381 3 mg / L 。通 过本文方法处理 , 可使铬 的浓度 降至 01 008 mg/ L , 镉的浓度降至 01 041 mg/ L ( 四
# 10 #
江
苏
石
油
化
工
学
院
学
报
1999 年
次测定结果平均值) , 均小于排放标准 01 05 mg/ L 和 01 1 mg / L。
2 3
版社 , 19931 185~ 203 李军 1 电镀与环保 , 1999, 19 ( 1) : 30~ 32 杨智宽 , 韦 进 宝 1 污染 控 制 化学 1 武 汉 : 武 汉 大学 出 版 社 , 19981 298~ 303 陈 烨 璞 1 无 机 及 分 析 化 学 实 验 1 北 京: 化 学 工 业 出 版 社, 19981 128~ 129 奚旦立 , 孙裕生 , 刘秀英 1 环境监测 1 北京 : 高等教育出版社 , 19941 387~ 388 6 7 8 徐红娣 , 李光萃 1 常用电镀 溶液的分 析 1 北京 : 机 械工业出 版 社 , 19931 470~ 471 王连生 1 环境化学进展 1 北京 : 化学工业出版社 , 19951 84 印 永 嘉 1 大 学 化 学 手 册 1 济 南: 山 东 科 学 技 术 出 版 社, 19851 282 9 徐锦葆 1 电渡废水治理手册 1 北京 : 机械工业出版社 , 19891 82 ~ 87
表1 pH 铬 ( mg/ L) 镉 ( mg/ L) 71 02 01 017 71 50 01 013 81 04 01 008 81 96 01 008 11 96
2+ 3+ 2+ 3+
内 , 其与用铁氧体法单独处理铬或镉的反应条件会 有不同 , 故需重新建立反应条件 , 以使处理后的废 水中铬和镉均达到排放标准 , 同时使所制备的铁氧 体具有较好的品质。 取 含 01512 5 mg/ L Cr 和 01 202 5 mg/ L 2+ Cd 的水溶液 200 mL, 在 pH 为 7~ 13 范围内改 变 pH 值进行实验, 其他条件同上述处理方法 , 排 放水中铬和镉浓度随 pH 值的变化见表 1 。
192 3+
, 本文中 3% H 2 O2
的加入量对铁氧体磁性的影响见表 2。由表可见 , 3% H 2O 2 的加入过多或过少均会影响 F e2+ 和 Fe3+ 的合适比例, 使铁氧体磁性减弱, 故本文选择加入 量为 01 35 mL 。
表2 H 2 O 2 的加入量对铁氧体磁性的影响 铁氧体颜色 墨绿 褐 黑褐 黑褐 黑褐 褐 红棕 红棕 红棕 铁氧体磁性 弱 有 较强 较强 较强 有 有 弱 无 0 01 15 01 25 01 35 01 45 01 55 01 60 01 70 01 75
* 1- 本院化学工程 系工业分析专业 98 届毕业生 。 收稿日期 : 1999- 09- 02
方云如等 1 铁氧体法处理含铬 和镉废水的研究
# 9 # Fe 2+ + Cd2+ + Fe 3+ + Cr 3+ + OH 2+ 3+ 3+ Fe 3+ 1Fe 2+ 1- x Cd x Fe 1- y Cr y 2 O
第 11 卷 第 4 期 1999 年 12 月
江 苏 石 油 化 工 学 院 学 报 JOU RN AL OF JIAN GSU INST IT UT E OF PETROCHEM ICAL TECHN OLOGY
Vol1 11 N o 14 Dec 1 1999
铁氧体法处理含铬和镉废水的研究
方云如 张智宏 杨建男 李玉淮
在众多的环境污染中 , 重金属污染是主要的污 染来源之一, 其中电镀行业产生的废水多是重金属 废水。长期饮用受铬和镉污染的水均可导致畸胎、 致突变、致 癌及 其 他病 症 , 因此 , 如 何 高效、 低成本地处理含这两种元素的废水 , 始终是环保课 题之一。已有多种方法分别处理含铬和镉的废水 , 从效 果 与成 本 比 看, 铁 氧 体法 是 一 种较 好 的 方 法122 , 同 时铁 氧 体 又 是 有用 的 材 料, 能 变 废 为 宝132 , 乃至陈烨 璞主编的无机 及分析化学实 验教 材还将铁氧体 法处理含铬废 水列入其中142 。但就 铁氧体法同时处理含铬和镉的废水, 尚未见报道。 为拓展该方法的应用范围 , 本文就同时处理废水中 的铬和镉进行了探索 , 取得良好结果。
1
*
( 江苏石油化工学院化学工程系 , 常州 213016)
摘 要 用铁氧体法处理含铬和镉废水 , 在 pH 值为 12、温度为 70 e 、滴加适量双氧水时 , 即可得磁 性较强的铁氧体 , 同时 , 铁氧体 ; 废水处理 ; 铬 ; 镉 O 6551 29
被处理后的废水中铬和镉的含量分别降低至 01 008 mg/ L 和 01 041 mg/ L, 均达到排放标准。 关键词 中图分类号
When t he pH was controlled at 12 and temperature at 70 e , ferrit e of strong magnetism could be obtained by adding appropriat e content of H 2 O 2 . T he concent rat ions of chrom ium and cadm ium in t reated w ast ew at er could be decreased at magnit udes of 01 008 mg/ L and 01 041 mg/ L , respect ively, w hich w ere all below the drainage st andards. Key w o rds Ferrit e; Wastewater; Chromium; Cadmium