电镀废水处理:活性炭吸附法

[编辑:云南名膜水处理设备公司] [时间:2018-01-12]

  电镀废水来源于电镀生产过程中的镀件清洗 、镀液过滤工序以及因操作或管理不善导致的 “ 跑 、冒 、滴 、漏 ”等 。该废水中含有大量的盐酸和锌、铜等重金属离子及有机光亮剂等,毒性较大,有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质,对人类危害极大。因此,对电镀废水必须认真进行回收处理,做到消除或减少其对环境的污染。废水的处理方法很多,主要有化学沉淀法、电解法和膜处理法等,本文介绍的是活性炭吸附法。活性炭的表面积巨大,有很高的物理吸附和化学吸附功能。因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中且具有效率高,效果好等特点。
  
  活性炭
  
  1、活性炭的结构特点
  
  活性炭是用木材、煤、果壳等含碳物质在高温和缺氧条件下活化制成。它有非常多的微孔和巨大的比表面积,通常1克活性炭的表面积达500~1500米,因而具有很强的物理吸附能力,能有效地吸附废水中的有机污染物。此外,在活化过程中活性炭表面的非结晶部位上形成一些含氧官能团,如羧基(―COOH)、羟基(―OH)、羰基[88-01]。这些基团使活性炭具有化学吸附和催化氧化、还原的性能,能有效地去除废水中一些金属离子。
  
  2、活性炭的优点
  
  活性炭用于废水高级处理的主要优点在于处理程度高,出水水质比较稳定,处理后水中的BOD()、COD()SS(悬浮物)通常分别低于每升10、15.5毫克,如辅以其他处理措施,可以达到饮用水标准。活性炭对某些重金属化合物也有较强的吸附能力,如汞、镍、铬、铅、铁、锌、钴等,因此,活性炭用于电镀废水、冶炼废水处理上也有很好的效果。
  
  3、影响活性炭吸附的因素
  
  吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中,吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。
  
  活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说,颗粒越小,孔隙扩散速度越快,活性炭的吸附能力就越强。
  
  污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。吸附反应通常是放热反应,因此温度低对吸附反应有利。
  
  当然,活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下,活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。
  
  活性炭处理含铬废水
  
  铬是电镀中用量较大的一种金属原料,在废水中六价铬随pH 值的不同分别以不同的形式存在。活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积,具有极强的物理吸附能力,能有效地吸附废水中的Cr ( Ⅵ) 。活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基(- OH) 、羧基(-COOH) 等,它们都有静电吸附功能,对Cr ( Ⅵ) 产生化学吸附作用。完全可以用于处理电镀废水中的Cr ( Ⅵ) ,吸附后的废水可达到国家排放标准。
  
  试验表明:溶液中Cr ( Ⅵ) 质量浓度为50 mg/ L , pH = 3 ,吸附时间1。 5 h 时,活性炭的吸附性能和Cr ( Ⅵ) 的去除率均达到最佳效果。因此,利用活性炭处理含铬废水的过程是活性炭对溶液中Cr ( Ⅵ) 的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水,吸附性能稳定,处理效率高,操作费用低,有一定的社会效益和经济效益。
  
  活性炭处理含汞废水
  
  活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能,但吸附能力有限,只适宜于处理含汞量低的废水。如果含汞的浓度较高,可以先用化学沉淀法处理,处理后含汞约1mg/L,高时可达2-3 mg/L,然后再用活性炭做进一步的处理。
  
  静态吸附法处理含汞废水
  
  活性炭吸附法处理含汞废水
  
  活性炭处理含酚废水
  
  含酚废水广泛来源于石油化工厂、树脂厂、焦化厂和炼油化工厂。经实验证明:活性炭对苯酚的吸附性能好,温度升高不利于吸附,使吸附容量减小;但升高温度达到吸附平衡的时间缩短。活性炭的用量和吸附时间存在最佳值,在酸性和中性条件下,去除率变化不大;强碱性条件下,苯酚去除率急剧下降,碱性越强,吸附效果越差。
  
  活性炭的发展前景
  
  随着科学技术的进步和废水处理的特殊要求,活性炭的研究从本身的孔结构和比表面积逐步发展到研究表面官能团对活性炭吸附性能的影响。
  
  例如,活性炭纤维(简称ACF)近年来在处理废水方面受到了科研工作者的重视,它的直径一般为5~20μm,其制备原理与传统的活性炭制备相同,即将纤维状碳在800℃以上用水蒸气或二氧化碳活化处理。纤维状活性炭的孔隙结构以微孔为主,中孔很少几乎没有大孔,比表面积可达 2500m2/ g。具有吸附和脱附速率决,吸附容量大,导电性高等特点。
  
  实验表明,ACF对苯酚的吸附容量为248 mg/g,吸附饱和后经多次再生吸附容量几乎不变,吸附性能比活性炭好。室温时,在酸性或中性条件下,向100mL浓度为282mg/L的含酚模拟废水投加活性炭纤维0.5g,恒温振荡30 min,苯酚去除率可达91%。
  
  最近,人们发现活性炭不仅有吸附特性,同时表现出催化特性,由此而发展起来的催化氧化法日益受到重视,其研究也在不断深化。为了提高处理效率,从研究催化氧化机理出发,改变活性炭的表面结构,提高活性炭的能力,寻找理想的吸附剂。