CN109205870A - 一种处理含Cr(VI)废水的方法 - Google Patents

一种处理含Cr(VI)废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种处理含Cr(VI)废水的方法，是将废水一部分通入装有介质阻挡放电装置的反应容器中，接通等离子产生电源，通过产生低温等离子体对废水中Cr(VI)实施还原，同时产生羟基自由基、氢自由基类高能活性粒子，得到Cr(VI)去除又富含活性粒子的预处理废水；再将得到的预处理废水快速通入剩余部分待处理含Cr(VI)废水中，并使其与待处理废水按比例混合，反应后实现了去除废水中的Cr(VI)污染物。本发明方法整个过程无需额外添加化学试剂，可实现Cr(VI)去除效率90％以上，并可同时去除废水中的有机污染物；极大的降低了放电技术应用于去除废水中Cr(VI)的能耗和成本，具有较大的工业应用价值。

Description

一种处理含Cr(VI)废水的方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理的方法，尤其涉及一种处理含Cr(VI)废水的方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
铬和铬盐是重要的工业原料，被广泛的应用于电镀、制革等工业生产中，但应用的同时也会产生大量的含铬废水，造成了水体环境和生态环境的污染。
含铬废水中的铬元素主要以Cr(III)和Cr(VI)形式存在：Cr(III)在水中容易水解或者与碳酸根等离子发生反应生成难溶性的沉淀物质，易从水环境中分离出来；同时Cr(III)的生物毒性相对较低，少量服用还具有防治糖尿病、动脉硬化、高血压和预防癌症的生理功能，因此Cr(III)往往不被作为废水中的首要污染物进行处理；但是Cr(VI)毒性极强，且易被人体吸收，具有很强的致癌作用，对人类自身及生态系统危害极大，因此对含铬废水中的Cr(VI)去除意义重大。目前针对含Cr(VI)的废水处理工艺的基本思路是将高毒性的Cr(VI)还原成低毒的Cr(III)，其方法包括化学还原法、电解还原法等。传统方法虽然能达到一定的去除效果，但还存在着需要额外添加药剂、容易造成二次污染、共存有机物干扰强、电解能耗高等问题。因此亟需开发新型含Cr(VI)的废水处理技术。
介质阻挡放电技术是集高能电子辐射、臭氧氧化和紫外光光解等作用于一体，同时具有物理效应和化学效应的新型高级氧化技术。与其它放电技术相比，介质阻挡放电技术具有放电均匀、对电极材料要求低、不腐蚀电极、适用电压频率范围宽等优点。研究发现，介质阻挡放电过程中产生的活性离子除氧化性外还具有极强的还原能力，能够有效还原去除水中的氧化性污染物，这为介质阻挡放电技术应用于含Cr(VI)废水的处理提供了理论可能性。但实验发现放电技术在废水处理中的应用往往还存在直接处理的水量较少、能耗高等问题，限制了其在工业中的大规模应用。经检索，利用介质阻挡放电技术工业化大规模经济高效处理含Cr(VI)废水的应用还未见报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种处理含Cr(VI)废水的方法，以便工业化大规模清洁、经济、快速、高效地实现对含Cr(VI)废水的处理。
本发明所述的处理含Cr(VI)废水的方法，步骤是：
(1)将准备处理的含Cr(VI)废水预测定，确定其Cr(VI)含量不少于0.5mg/L；然后将该含Cr(VI)废水一部分通入装有介质阻挡放电装置的反应容器中，其中所述介质阻挡放电装置设置有板式高压电极及接地电极，高压电极下方装有阻挡介质；当通入的含Cr(VI)废水浸没接地电极且水面距离其上方的阻挡介质的距离为5～10mm时，接通等离子产生电源，调节功率电源输入电压为20～100V，输出频率为5～20KHz并使放电均匀稳定，反应容器中的含Cr(VI)废水的水力停留时间为5～120s；通过产生低温等离子体对废水中Cr(VI)实施还原，同时产生羟基自由基、氢自由基类高能活性粒子，得到Cr(VI)去除又富含活性粒子的预处理废水；
(2)将步骤(1)得到的预处理废水快速通入剩余部分待处理含Cr(VI)废水中，并使预处理废水与待处理含Cr(VI)废水的混合比例为1:1～1:100，混合均匀后反应5～30min，以去除废水中的Cr(VI)污染物；
(3)检测步骤(2)处理后的废水，若Cr(VI)含量达到环保排放要求则完成对含Cr(VI)废水的处理，若Cr(VI)含量未达到环保排放要求则按步骤(1)至(2)的方法再进行重复处理。
上述处理含Cr(VI)废水的方法中：步骤(1)中所述准备处理废水的Cr(VI)含量优选为0.5～100mg/L；最优选为1～50mg/L。
上述处理含Cr(VI)废水的方法中：步骤(1)中所述介质阻挡放电装置的阻挡介质优选石英玻璃。
上述处理含Cr(VI)废水的方法中：步骤(1)中所述水面距离其上方的阻挡介质的距离优选为6～8mm。
上述处理含Cr(VI)废水的方法中：步骤(1)中所述功率电源输入电压优选为30～70V，输出频率优选为8～12KHz。
上述处理含Cr(VI)废水的方法中：步骤(1)所述反应容器中含Cr(VI)废水的水力停留时间根据水质情况进行设置，优选10～60s。
上述处理含Cr(VI)废水的方法中：步骤(1)所述反应容器中，当通入的废水Cr(VI)浓度为1mg/L时，水力停留时间优选10-15s。
上述处理含Cr(VI)废水的方法中：步骤(2)所述预处理废水与待处理含Cr(VI)废水的混合比例优选为1:1～1:50。
上述处理含Cr(VI)废水的方法中：步骤(2)中所述预处理废水与待处理含Cr(VI)废水的混合后反应时间优选为8～25min。
本发明提供了一种处理含Cr(VI)废水的方法，整个过程无需额外添加化学试剂，可实现Cr(VI)的高效去除。本发明的特色在于选用介质阻挡放电技术先处理一部分废水，使废水含有大量活性离子，并将富含活性离子的废水与待处理废水按比例混合，实现废水中Cr(VI)的去除。
本发明基于机制阻挡放电技术的优势，放电均匀稳定，对电极无腐蚀，废水处理所用时间短，Cr(VI)去除效率可达90％以上，并可同时去除废水中的有机污染物；本发明的方法极大的降低了放电技术应用于含Cr(VI)废水去除Cr(VI)中的能耗和成本，预示有较大的工业应用价值。
综上，本发明的突出优点和效果是：
1、本发明采用的介质阻挡放电技术放电均匀稳定，对高压电极无特殊要求，不锈钢材料即可满足要求，使用过程中不会造成电极腐蚀，有效降低了因电极损耗造成的经济成本。
2、本发明采用的介质阻挡放电技术在放电过程中会产生大量的活性粒子，可以在很短的时间内实现Cr(VI)的还原，同时产生的羟基自由基等强氧化性离子可以同时去除废水中的有机污染物，并且具有很高的矿化率。
3、本发明通过将处理后富含活性粒子的废水与待处理含Cr(VI)混合，充分利用处理后废水中剩余大量的活性粒子，极大的增大了处理规模，进而减低能耗和处理成本，实现含Cr(VI)废水的清洁高效经济处理。
附图说明
图1为本发明提供的一种处理含Cr(VI)废水方法的示意图。
其中，1-高频电源，2-板式高压电极，3-阻挡介质，4-接地电极，5-反应容器，6-待处理含Cr(VI)废水，7-含Cr(VI)废水，8-处理后富含活性离子的废水。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。
实施例1
一种处理含Cr(VI)废水的方法，具体步骤如下：
(1)将准备处理的含Cr(VI)废水预测定，确定其Cr(VI)含量为1mg/L；然后将该含Cr(VI)废水一部分通入装有介质阻挡放电装置的反应容器中，其中所述介质阻挡放电装置设置有板式高压电极及接地电极，高压电极下方装有阻挡介质；当通入的含Cr(VI)废水浸没接地电极且水面距离其上方的阻挡介质的距离为6mm时，接通等离子产生电源，调节功率电源输入电压为30V，输出频率为8KHz并使放电均匀稳定，反应容器中的含Cr(VI)废水的水力停留时间为10s；通过产生低温等离子体对废水中Cr(VI)实施还原，同时产生羟基自由基、氢自由基类高能活性粒子，得到Cr(VI)去除又富含活性粒子的预处理废水；
(2)将步骤(1)得到的预处理废水快速通入剩余部分待处理含Cr(VI)废水中，并使预处理废水与待处理含Cr(VI)废水的混合比例为1:50，混合均匀后反应8min，以去除废水中的Cr(VI)污染物；
(3)检测步骤(2)处理后的废水，废水中Cr(VI)去除率为95％，达到环保排放要求则完成对含Cr(VI)废水的处理，可直接排放。
实施例2
一种处理含Cr(VI)废水的方法，具体步骤如下：
(1)向介质阻挡放电反应容器中连续通入模拟含Cr(VI)废水，其中Cr(VI)含量为50mg/L，阻挡介质与液面距离为8mm时，接通等离子产生电源，调节功率电源输入电压为70V，输出频率为12KHz，水力停留时间为60s；通过产生低温等离子体对废水中Cr(VI)实施还原，同时产生羟基自由基、氢自由基类高能活性粒子，得到Cr(VI)去除又富含活性粒子的预处理废水。
(2)将预处理后的富含活性粒子的废水快速通入待处理含Cr(VI)废水中，混合比例为1:1，混合均匀后反应25min，去除废水中的Cr(VI)污染物。
实验结果显示，废水中Cr(VI)去除率为93％。
实施例3
一种处理含Cr(VI)废水的方法，具体步骤如下：
(1)向介质阻挡放电反应容器中连续通入模拟含Cr(VI)废水，其中Cr(VI)含量为10mg/L，阻挡介质与液面距离为7mm；通过产生低温等离子体对废水中Cr(VI)实施还原，同时产生羟基自由基、氢自由基类高能活性粒子，得到Cr(VI)去除又富含活性粒子的预处理废水输入电压为50V，输出频率为10KHz，水力停留时间为30s；通过产生低温等离子体对废水中Cr(VI)实施还原，同时产生羟基自由基、氢自由基类高能活性粒子，得到Cr(VI)去除又富含活性粒子的预处理废水。
(2)将预处理后的富含活性粒子的废水快速通入待处理含Cr(VI)废水中，混合比例为1:10，混合均匀后反应15min，去除废水中的Cr(VI)污染物。
实验结果显示，废水中Cr(VI)去除率为91％。
实施例4
一种处理含Cr(VI)废水的方法，步骤是：
(1)将准备处理的含Cr(VI)废水预测定，确定其Cr(VI)含量为100mg/L；然后将该含Cr(VI)废水一部分通入装有介质阻挡放电装置的反应容器中，其中所述介质阻挡放电装置设置有板式高压电极及接地电极，高压电极下方装有阻挡介质；当通入的含Cr(VI)废水浸没接地电极且水面距离其上方的阻挡介质的距离为5mm时，接通等离子产生电源，调节功率电源输入电压为100V，输出频率为20KHz并使放电均匀稳定，反应容器中的含Cr(VI)废水的水力停留时间为120s；通过产生低温等离子体对废水中Cr(VI)实施还原，同时产生羟基自由基、氢自由基类高能活性粒子，得到Cr(VI)去除又富含活性粒子的预处理废水；
(2)将步骤(1)得到的预处理废水快速通入剩余部分待处理含Cr(VI)废水中，并使预处理废水与待处理含Cr(VI)废水的混合比例为1:20，混合均匀后反应30min，以去除废水中的Cr(VI)污染物；
(3)检测步骤(2)处理后的废水，若Cr(VI)含量达到环保排放要求则完成对含Cr(VI)废水的处理，若Cr(VI)含量未达到环保排放要求则按步骤(1)至(2)的方法再进行重复处理。

Claims (9)

1.一种处理含Cr(VI)废水的方法，步骤是：
(1)将准备处理的含Cr(VI)废水预测定，确定其Cr(VI)含量不少于0.5mg/L；然后将该含Cr(VI)废水一部分通入装有介质阻挡放电装置的反应容器中，其中所述介质阻挡放电装置设置有板式高压电极及接地电极，高压电极下方装有阻挡介质；当通入的含Cr(VI)废水浸没接地电极且水面距离其上方的阻挡介质的距离为5～10mm时，接通等离子产生电源，调节功率电源输入电压为20～100V，输出频率为5～20KHz并使放电均匀稳定，反应容器中的含Cr(VI)废水的水力停留时间为5～120s；通过产生低温等离子体对废水中Cr(VI)实施还原，同时产生羟基自由基、氢自由基类高能活性粒子，得到Cr(VI)去除又富含活性粒子的预处理废水；
(2)将步骤(1)得到的预处理废水快速通入剩余部分待处理含Cr(VI)废水中，并使预处理废水与待处理含Cr(VI)废水的混合比例为1:1～1:100，混合均匀后反应5～30min，以去除废水中的Cr(VI)污染物；
(3)检测步骤(2)处理后的废水，若Cr(VI)含量达到环保排放要求则完成对含Cr(VI)废水的处理，若Cr(VI)含量未达到环保排放要求则按步骤(1)至(2)的方法再进行重复处理。
2.根据权利要求1所述处理含Cr(VI)废水的方法，其特征在于：步骤(1)中所述准备处理废水的Cr(VI)含量为0.5～100mg/L。
3.根据权利要求1所述处理含Cr(VI)废水的方法，其特征在于：步骤(1)中所述介质阻挡放电装置的阻挡介质为石英玻璃。
4.根据权利要求1所述处理含Cr(VI)废水的方法，其特征在于：步骤(1)中所述水面距离其上方的阻挡介质的距离为6～8mm。
5.根据权利要求1所述处理含Cr(VI)废水的方法，其特征在于：步骤(1)中所述功率电源输入电压为30～70V，输出频率为8～12KHz。
6.根据权利要求1所述处理含Cr(VI)废水的方法，其特征在于：步骤(1)所述反应容器中含Cr(VI)废水的水力停留时间根据水质情况进行设置，选择10～60s。
7.根据权利要求6所述处理含Cr(VI)废水的方法，其特征在于：步骤(1)所述反应容器中，当通入的废水Cr(VI)浓度为1mg/L时，水力停留时间为10-15s。
8.根据权利要求1所述处理含Cr(VI)废水的方法，其特征在于：步骤(2)所述预处理废水与待处理含Cr(VI)废水的混合比例为1:1～1:50。
9.根据权利要求1所述处理含Cr(VI)废水的方法，其特征在于：步骤(2)中所述预处理废水与待处理含Cr(VI)废水的混合后反应时间为8～25min。
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