湘潭大学硕士学位论文：溶剂萃取法回收高浓度电镀废水中铬的研究

湘潭大学硕士学位论文：溶剂萃取法回收高浓度电镀废水中铬的研究

湘潭大学硕士学位论文 溶剂萃取回收高浓度电镀废水中的铬 姓名：**** 学位等级：硕士 专业：化学工程 指导老师：全** 摘要 本文主要研究溶剂萃取处理高浓度含铬电镀废水的工艺条件以及萃取过程的热力学和动力学行为。通过文献查阅和实验考察，选定以磷酸三丁酯为萃取剂，煤油为稀释剂的萃取体系。采用单因素实验设计，在模拟废水萃取体系中考察萃取剂浓度、水相铬初始浓度、水相盐酸浓度和温度等因素对萃取平衡的影响。结果表明：萃取剂浓度、水相铬初始浓度和水相盐酸浓度等因素对萃取平衡的影响比较显著，而温度对萃取平衡的影响较小。 利用V3XI't Hoff方程计算盐酸介质中TBP萃取铬的工艺热为H=17.99kJ/mol。探讨了盐酸介质中三磷酸酯萃取铬的机理，通过线性回归法确定萃取剂的萃取率为2.6，萃取反应方程式为：H++-+2TBP-，++-+3TBP-。在单因素试验的基础上，采用正交试验设计，以温度、原液稀释比、萃取油水比、TBP浓度为影响因素，综合考察各指标对萃取效果的影响，确定最佳萃取工艺条件为室温、原液稀释比1.5倍、初始TBP浓度为60%比1。

采用恒定界面池法研究了磷酸三丁酯萃取铬的传质动力学，建立了描述传质速率的基本方程： 确定了反萃的工艺条件，以5%氢氧化钠溶液为反萃剂，室温下铬能以1：1的比例从有机相有效地转移到水相中。 关键词：电镀废水；铬：磷酸三丁酯；溶剂萃取 摘要 本文讨论的工艺是采用磷酸三丁酯作为反萃剂从有机相中提取铬，铬从有机相到水相的萃取率为1：1。采用单因素法讨论了萃取过程的热力学和动力学。磷酸三丁酯与临界现象的检测和表征有关。采用单因素法研究了高连通性铬作为废水处理溶剂连接的模型污染物。 讨论了影响萃取温度、水相平衡酸度、萃取剂的原始浓度（Ｒ（Ⅵ）1）等因素的变化对平衡的影响，结果如下表所示：论文不仅反映了物质变化的趋势，也反映了物质变化的趋势。 ｒ（Ｖｉ）的调节对分布比影响很大：该过程的热力学函数值是 ｒ（Ｖｉ）ｅ 调节量的量度。 溶液法，工程合成液体稀释倍数，在原合成液体倍数之间产生研究阶段，在原合成液体倍数之间产生研究阶段，在原合成液体倍数之间产生研究阶段，在研究了有机物体积／水体积及TBP浓度，确定最佳工艺条件为：常温、稀释倍数1.5、有机物体积／水体积、TBP浓度60％。 ０确定反萃取最佳工艺条件为：反萃取剂 t5％ NaOH、常温、有机物体积／水体积 １．关键词：电镀废水；铬；磷酸三丁酯；溶剂萃取Ｚ犇犻ｑｋ与工艺． 中国电镀废水处理技术 １．１．１．１． １． 关键词：电镀废水；铬；磷酸三丁酯；溶剂萃取

因此，几乎所有轻工、机电、仪表、电子等工业系统都离不开电镀。我国电镀业发展相当迅速，特别是地点多、覆盖面广的乡镇企业发展迅速，使电镀废水成为日益严重的公害。铬因光泽好、耐腐蚀性强，在电镀中应用十分广泛。电镀废水主要来源于电镀生产中的清洗、镀液过滤、镀液废液、更新以及镀液带出、跑、冒、滴、漏等。 这些废水、废液成分复杂，含有多种重金属离子，有的以阳离子形式存在，如Cu2+、Zn2+、Cr3+、Fe2+、Zn2+等，有的以阴离子形式存在，如Cr2O7+、Cr042+等。此外，还含有SO42+、C1+、CN2+、P043+等酸根以及各种电镀有机添加剂。电镀含铬废水包括镀铬清洗水、各种钝化清洗水、塑料电镀粗化工艺清洗水等。含铬废水是电镀废水中的主要废水来源之一。 由于镀锌约占整个电镀液的一半以上，而镀锌钝化绝大部分采用铬盐，同时，铬酸盐还广泛应用于铜酸洗、镀铜层去除、铝钝化、铝电化学抛光、铝氧化后钝化等，而镀铬又是电镀中的主要镀种，因此含铬废水的处理至今仍是我国三大废渣项目之一。1.1.2含铬电镀废水的危害在铬对人体健康的急性和慢性影响中，以六价铬化合物对人体的危害最大。

相对而言，铬（I）化合物的毒性较小，但对鱼类的毒性较大。铬（I）对人体健康的危害表现在以下几个方面：对皮肤有刺激、过敏作用；呼吸系统可引起咽炎、肺炎、鼻中隔穿孔等；可引起胃肠功能减退，甚至发生胃肠道溃疡，对肝脏也有不良影响；还有明显的致癌作用。因此，铬对人体健康的危害，特别是铬的长期致癌作用，受到世界各国的高度重视，也是世界各国研究的热点课题之一。1982年，国际致癌研究机构（IARC）宣布铬及其某些化合物为一级致癌物。1987年，我国也将肺癌列入铬酸盐生产工人职业病名单。 美国、日本、德国、意大利及前苏联的流行病学家均证实，铬酸盐生产工人肺部疾病的发病率高于一般人群，肺癌死亡人数约占总死亡人数的20～45%（一般人群仅为1～2%）。肺癌死亡人数约占全部癌症死亡人数的50～80%（一般人群仅为8～12%）。从事铬酸盐制造工人的肺癌标化死亡率表明，他们罹患肺癌的相对危险性比一般人群高3～30倍。铬酸盐与肺癌的接触时间为6～20年。铬可通过呼吸道进入人体肺部，并沉积。因此，竹本和夫认为，测定肺中铬的含量，可反映环境对人的污染程度。 1.2当前国内外的处理与回收技术目前，国内外正在使用或讨论的含铬废水处理与回收技术大体上可以分为两类：一类是无害化处理技术，如化学还原法、电解法、二氧化硫还原法等；另一类是资源化处理技术，处理后的废水可以循环使用，有的还可以回收铬酸，如钡盐法、离子交换法、活性炭吸附法和溶剂萃取法等。

1.2.1化学法和电化学法 (1)还原沉淀法向含铬废水中加入硫酸亚铁、二氧化硫、铁粉、亚硫酸氢钠等还原剂，将废水中的六价铬离子还原为三价铬离子。酸化还原的pH值为2～3：再加入石灰、氢氧化钠等碱剂，调节pH值到7.5～9.0，使三价铬以氢氧化铬的形式沉淀去除。若采用硫酸亚铁和石灰作还原剂，则投加量比为：FeSO4·7I-120：Cr6+=28：1(重量比)若采用亚硫酸氢钠和石灰，则投加量比为：：Cr6+=8：1(重量比)此法已得到广泛的应用和研究，如文献[16]采用新型有机还原剂，使废水处理工艺更加简单，成本更低。 但此法过程中会产生大量污泥，污泥的综合利用仍需研究解决。（2）铁氧体法：向含铬废水中加入硫酸亚铁溶液（FeSO4：CrO2，16：1重量比），将六价铬还原为三价铬，然后加碱调节pH值至7.049.0，加热至60℃-80℃，通气充氧20min，使铬离子成为铁氧体的一部分，形成晶体而沉淀出来。铁氧体是由铁离子、氧离子和其他金属离子组成的氧化物晶体，具有尖晶石结构，俗称铁酸盐。

铬铁氧体的反应为-+6Fe2++14H+2Cr3++6F3++++Fe3+x-Cr3++OH…_Fe3+(Fe2+Cr3+Fe1-x3+)04(铁氧体)式中x在0～1之间。此法的缺点是要消耗大量的硫酸亚铁、烧碱和蒸汽，且排放水中含量较高。 (3)直接沉淀法H1该法利用可溶性铅盐和钡盐，将铬以铬酸铅和铬酸钡的形式沉淀出来，从而达到分离铬、净化水的目的。此法存在钡盐沉淀法产生大量污泥等缺陷，其处理方法有待进一步研究。 （4）电解还原法：此法用钢板或铁板（间距10～20mm）作阳极和阴极，通直流电至盛有废水的开放式、无隔膜电解槽中。阳极析出的亚铁离子将部分六价铬还原为三价铬，阴极析出的氢离子也将六价铬还原为三价铬。电解期间铁板消耗量为；Fe：Cr-4～4.7：I（重量比）。由于消耗，溶液pH值升高，生成氢氧化铬、氢氧化铁、氢氧化亚铁等重金属氢氧化物，形成沉淀物，达到废水处理的目的。若加入聚丙烯化合物，可提高其混凝效果。电解除铬时，可加入食盐，提高溶液的电导率，促进阳极溶解。

为消除阳极钝化，可定期切换正负极。此法优点是操作管理简单，处理效果稳定可靠，处理后出水铬含量可降至0.1rng/L以下。当原水中六价铬在100mg/L以上时，处理费用不高于化学还原法。电解设备由单极、大极距、低电压、大电流发展到双极、小极距、高电压、小电流。80年代初，国内已有许多研制和供应电解还原池、沉淀池、滤池为一体的成套设备，可用来测定电镀废水中铬的浓度。此法主要缺点是耗电、耗铁材料，污泥需处理利用。 ２Ｉ 基本原理是：将含铬废水浓缩至铬浓度为2009/L左右，在硫酸介质中，重铬酸与盐酸进行如下反应：++3H20 从浓缩的水溶液中即可分离出铬酰氯，再将铬酰氯分解回收铬酸，在一定条件下，铬酰氯以重相形式从水中分离出来（常温下，铬酰氯