活性炭吸附法在电镀废水处理中的应用

采用活性炭吸附法处理含铬电镀废水，研究活性炭吸附效率及工况参数，得到在一定条件下的吸附最佳pH值、吸附平衡时间、吸附等温方程式及穿透曲线，用氢氧化钠溶液再生处理活性炭能得到很好的效果。

    【慧聪表面处理网】在工业生产中，电镀是必不可少的环节，随着电镀业的迅猛发展，大量的电镀废水对人类环境造成越来越严重的危害。在含铬电镀废水中，含有大量铬(VI)及少量的金属阳离子和阴离子，如不经处理直接排放，将造成严重的水环境污染。对含铬废水处理，目前主要采用生物法、离子交换法、化学还原法、电解法、化学沉淀法、电渗析法和吸附法[1]。其中吸附法因操作简单、投资省、处理效果好而被较多应用[2-6]。本实验综合静态法和动态法，在大量实验研究的基础上，得出处理的最佳工艺条件；吸附pH＜4，吸附平衡时间5h，吸附等温方程q=9.95C0.362，吸附容量0.347L废水/g活性炭，活性炭再生以20%氢氧化钠溶液浸泡3h。

    1实验部分

    1.1实验原理[7]

    1.1.1化学吸附

    活性炭特有的性质就是在活性炭表面上存在大量的含氧基因，如羟基-OH、甲氧基-OCH3(在制造时引入)等，不单纯是游离碳，而是含碳量多，分子量大的有机分子凝聚体，基本上属于苯核的各种衍生物。当pH=3～4时，由于上述含氧基因的存在，使微晶分子结构产生了电子云，由氧向苯核中碳原子方向偏移，使羟基上的氢具有较大的静电引力(正电引力)，因而能吸附Cr2O72-或Cr2O42-等负离子，形成了一个相对稳定的结构，即：

    结构式中的箭头表示电子云密度移动的方向，可见活性炭对Cr6+有明显的吸附效果。

    活性炭对铬除有吸附作用之外，还有还原作用。在酸性条件下(pH＜3)，活性炭可将吸附在表面的Cr6+还原为Cr3+，其反应式是：

    3C+4CrO42-+2OH+→3CO2↑+4Cr3++10H2O

    1.1.2物理吸附

    活性炭具有非常多的微孔结构和巨大的比表面积，通常1g活性炭的表面积达700～1700m2，因而具有极强的物理吸附力，能有效地吸附废水中的六价铬离子(Cr6+)。

    1.2实验材料与装置

    1.2.1实验废水

    本实验所用废水，取自永州市建华机械厂电镀废水，其水质主要成分见表1。

    1.2.2仪器与试剂

    7200型分光光度计(尤尼柯(上海)仪器有限公司)；电子天平(BS224S型，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司)；振荡器(江苏省金坛环保仪器厂)；活性炭(粉末、颗粒，上海活性炭厂)；重铬酸钾(AR，天津市科密欧化学试剂有限公司)；硫酸(AR，国药集团化学试剂有限公司)；氢氧化钠(AR，天津市科密欧化学试剂有限公司)。

    1.2.3吸附柱

    如图1所示，采用小型玻璃柱(φ=40mm，h=300mm)加入一定量活性炭，充当固定床层，控制废水流量，使废水通过布水器均匀通过床层，进行常压过滤吸附，收集不同时间滤出液，测定其中铬(VI)含量，其测定方法采用二苯碳酰二肼分光光度法。 

    2结果与讨论

    2.1pH值对处理效果的影响

    先用去离子水从吸附柱上端注入，将活性炭滤层完全湿润。用0.5%H2SO4溶液和0.5的NaOH溶液调节废水pH分别为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0，让其分别通过活性炭吸附柱，每两次操作之间用去离子水清洗。取流出液，测定其Cr6+含量，与废水中原Cr6+含量比较，得到不同的去除效率，如图2所示。

    由图2可以得出，pH值控制在少于4的酸性范围，含铬废水中有大量的Cr2O72-离子，在较强的酸性条件下，和活性炭的有效吸附成分形成较为稳定的化合物；随着pH值增大，水溶液中OH-浓度增大，加大了化合物的离解度，降低了活性炭对Cr6+的吸附，本实验确定吸附最佳pH＜4。

    2.2吸附平衡时间测定

    在盛有含铬废水25mL的三角瓶中，加入相同量(0.8g)的活性炭(粉末)，调节pH=2.5，置于振荡器上，分别振荡1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0h，测定上层清液Cr6+含量[8]，结果如图3。

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