CN113929235B - 一种等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，包括在含有六价铬的电镀废水中加酸、等离子体放电，瞬间制备纳米颗粒的步骤。本发明现场制备纳米颗粒，主要成分为Fe0，具有极高的活性，具有与目标污染物离子反应时间短、效率高、用水量少，产生的污泥量少的有益效果。同时具有不同铬离子浓度的电镀废水，采用不同的处理方法，高浓度电镀废水处理后的溶液为氯化铁和氯化铬混合物，处理后可直接作为铁铬液流电池的原材料，节约资源，环保无污染；低浓度的电镀废水处理后的上清液可达标直接排放，污泥可进行回收利用，实现零排放。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法。
背景技术
电镀行业是关乎国计民生的行业，大到重型器械，小到硬币、打火机风罩等，都经过电镀的工序才得以面世。由于镀铬层具有优良的性能，广泛用作防护——装饰性镀层体系的外表层和功能镀层，电镀铬在电镀工业中一直占重要的地位。
不同于其他有毒重金属，铬在自然界中以六价和三价两种价态存在。六价铬由于具有氧化性，能够强烈的腐蚀并破坏有机体，是国际公认的三种致癌金属物之一，而三价铬则是人类和动物所必须的微量营养元素，但过量摄入亦会对人体产生危害。电镀铬行业又是高污染、高用水量的行业，电镀铬工艺废水中污染物种类主要分为含氰废水、含铬废水含有剧毒的氰化物及毒性极强的六价铬，未处理达标就排放水体会对水体造成极大的危害，从而危害到水生动植物及赖以生存的农作物、动物及人类。因此我国《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)和《地下水质量标准》(GB/T14848-93)对土壤和地下水中的总铬、六价铬含量均有严格规定。
目前传统方法处理费用巨大，且经常不容易达标，尤其是六价铬含量大于100g/L的废水，目前常规方法无法处理，即使送到固废中心，也是暂存，如果处理耗能巨大，费用无法承受。废水中六价铬一般分离方法有离子交换法、电渗析法、电解氧化还原法、还原沉淀法和吸附法等几种手段。较常用的是还原沉淀法，即在酸性条件下，投加亚硫酸钠、焦亚硫酸钠等还原剂，需控制氧化还原电位在250mv左右，将废水中的六价铬还原成三价铬，然后在碱性条件下再通过混凝沉淀，将铬以氢氧化物的形式沉淀出来，进而与废水分离。使用该方法时还原剂投加量较多，不仅处理费用高，而且会产生大量的污泥，无法处置，造成二次环境污染；还原剂的投加量如果控制不好的话，一旦投加过量，还会造成废水COD升高，迫切需要加以改进。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法。本发明现场制备纳米颗粒，主要成分为Fe0，具有极高的活性，具有与目标污染物离子反应时间短、效率高、用水量少，产生的污泥量少的有益效果。同时具有不同铬离子浓度的电镀废水，采用不同的处理方法，高浓度电镀废水处理后的溶液为氯化铁和氯化铬混合物，处理后可直接作为铁铬液流电池的原材料，节约资源，环保无污染；低浓度的电镀废水处理后的上清液可达标直接排放，污泥可进行回收利用，实现零排放。
为实现所述技术目的，本发明的技术方案是一种等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，包括以下步骤：
S1：在含有六价铬的电镀废水中加酸，使含有六价铬的电镀废水PH值调节至不高于1.0；
S2：反应器中放置碎铁块，将所述步骤S1中的溶液引入反应器时，对水体进行等离子体放电，瞬间制备纳米颗粒；
S3：将所述步骤S2中的纳米颗粒与电镀废水按铁铬比不高于2:1的比例混合反应后进入搅拌装置；
S4：在搅拌装置中搅拌2h左右，使纳米颗粒与水中的六价铬离子进一步充分反应。
进一步，所述步骤S1中在第一混合器中进行加酸。
进一步，所示步骤S2中等离子放电的频率为10脉冲/秒，放电时间为100分钟。
进一步，在进行所述步骤S1之前，还包括采样测量电镀废水中铬离子浓度的步骤。
作为本发明的一种实施方式，在电镀废水中铬离子浓度不低于100g/L时，所述步骤S1中的酸为盐酸；所述步骤S3中铁铬比为1~1.5:1，所述步骤S4反应后的溶液用于铁铬液流电池。
作为本发明的另一种实施方式，在铬离子浓度不高于1g/L时，所述步骤S1中的酸为盐酸或硫酸的一种；所述步骤S3中铁铬比为1.5~3:1。且还包括步骤S5：加入NaOH，使其PH值调节至8.0～8.5。步骤S6：沉淀2h以上，上清液和污泥分离。其中，所述步骤S5在沉降器中进行。
本发明的有益效果在于：
本发明现场制备纳米颗粒，主要成分为Fe0，具有极高的活性，具有与目标污染物离子反应时间短、效率高、用水量少，产生的污泥量少的有益效果。
同时具有不同铬离子浓度的电镀废水，采用不同的处理方法，高浓度电镀废水处理后的溶液为氯化铁和氯化铬混合物，处理后可直接作为铁铬液流电池的原材料，节约资源，环保无污染；低浓度的电镀废水处理后的上清液可达标直接排放，污泥可进行回收利用，实现零排放。
附图说明
图1是本发明去除电镀废水中高浓度六价铬方法的流程示意图；
图2是本发明去除电镀废水中低浓度六价铬方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，包括以下步骤：
S1：在含有六价铬的电镀废水中加酸，使含有六价铬的电镀废水PH值调节至不高于1.0；
S2：反应器中放置碎铁块，将所述步骤S1中的溶液引入反应器时，对水体进行等离子体放电，瞬间制备纳米颗粒；
S3：将所述步骤S2中的纳米颗粒与电镀废水按铁铬比不高于2:1的比例混合反应后进入搅拌装置；
S4：在搅拌装置中搅拌2h左右，使纳米颗粒与水中的六价铬离子进一步充分反应。
进一步，所述步骤S1中在第一混合器中进行加酸。
进一步，所示步骤S2中通过等离子体设备在反应器两端电极上施加10脉冲/秒的电能100分钟，使含有六价铬的电镀废水在反应器中反应。
进一步，在进行所述步骤S1之前，还包括采样测量电镀废水中铬离子浓度的步骤。
作为本发明的一种实施方式，如图1所示，在电镀废水中铬离子浓度不低于100g/L（高浓度）时，所述步骤S1中的酸为盐酸；所述步骤S3中铁铬比为1~1.5:1，所述步骤S4反应后的溶液为氯化铁和氯化铬混合物，提供给储能电池生产商作为铁铬液流电池的原材料。本实施例现场制备纳米颗粒，主要成分为Fe0，具有极高的活性，具有与目标污染物离子反应时间短、效率高、产生的污泥量少的有益效果；同时铬材料价格昂贵，本工艺产物经配比处理后可直接作为铁铬液流电池的原材料，节约资源，环保无污染。
优选的，电镀废槽中电镀废水六价铬含量不低于100g/L时，本发明等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法为：
a：在含有六价铬的电镀废槽液中加盐酸，使含有六价铬的电镀废槽液PH值调节至不高于1.0；
b：反应器中放置碎铁块，将所述步骤a中的溶液引入反应器时，对液体进行等离子体放电，瞬间制备纳米颗粒；同时根据原槽液的铬含量，通过调节等离子放电的能量，制备1g 纳米零价铁Fe0，需电能 1~9 W·h，使纳米颗粒与槽液中的铬按铁铬质量比1~1.5:1的比例制备； c：将所述步骤b中的纳米颗粒与电镀废槽液混合反应后进入搅拌装置；
d:在搅拌装置中搅拌2h左右，使纳米颗粒与槽液中的六价铬离子进一步充分反应后，得到产物氯化铁和氯化铬混合液。
作为本发明的另一种实施方式，如图2所示，在铬离子浓度不高于1g/L（低浓度）时，所述步骤S1中的酸为盐酸或硫酸的一种；所述步骤S3中铁铬比为1.5~3:1。且还包括步骤S5：加入NaOH，使其PH值调节至8.0～8.5。步骤S6：沉淀2h以上，上清液和污泥分离，污泥中为沉淀下来的氢氧化铬和氢氧化铁，上清液可达标直接排放，污泥可进行回收利用，实现零排放。其中，所述步骤S5是将反应后的溶液因入职沉降器中进行的。本实施例中的处理方法，用水量少，大大降低了目前常用的还原沉淀法处理成本，上清液可达标直接排放，污泥可进行回收利用，实现零排放。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在含有六价铬的电镀废水中加酸，使含有六价铬的电镀废水pH值调节至不高于1.0；
S2：反应器中放置碎铁块，将所述步骤S1中的溶液引入反应器时，对水体进行等离子体放电，瞬间制备纳米颗粒；
S3：将所述步骤S2中的纳米颗粒与电镀废水按铁铬比不高于3:1的比例混合反应后进入搅拌装置；
S4：在搅拌装置中搅拌2h，使纳米颗粒与水中的六价铬离子进一步充分反应；
所述步骤S1中在第一混合器中进行加酸；
所述 步骤S2中等离子放电的频率为10脉冲/秒，放电时间为100分钟。
2.根据权利要求1所述的等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，其特征在于，在进行所述步骤S1之前，还包括采样测量电镀废水中铬离子浓度的步骤。
3.根据权利要求2所述的等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，其特征在于，在铬离子浓度不低于100g/L时，所述步骤S1中的酸为盐酸；所述步骤S3中铁铬比为1~1.5:1。
4.根据权利要求3所述的等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，其特征在于，所述步骤S4反应后的溶液用于铁铬液流电池。
5.根据权利要求2所述的等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，其特征在于，在铬离子浓度不高于1g/L时，所述步骤S1中的酸为盐酸或硫酸的一种；所述步骤S3中铁铬比为1.5~3:1。
6.根据权利要求5所述的等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，其特征在于，S5：加入NaOH，使其pH 值调节至8.0～8.5。
7.根据权利要求6所述的等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，其特征在于，还包括步骤S6：沉淀2h以上，上清液和污泥分离。
8.根据权利要求7所述的等离子体制备纳米颗粒去除电镀废水中六价铬的方法，其特征在于，所述步骤S5在沉降器中进行。
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