彻底去除制革废水中难处理组分铬的研究

第12期彻底去除制革废水中难处理组分铬的研究ChristianDurante,AbdirisakAhmedIsse,GiancarloSandonà,etal著王笃政编译自Chemosphere78(2010)620–625摘要：本文采用电化学法对意大利阿孜南诺制革中心净化厂4×104m3·d-1的废水进行Cr(III)去除的研究。我们主要考察Cr(III)去除率与减少有机碳总量（TOC）和减少化学需氧量（COD）之间的关系。在这里我们给出了去除Cr(III)的不同方法的研究结果。其中，包括适用于单独使用或耦合使用的高级氧化技术（AOPs）和电凝法。当单独应用这些方法进行处理时，所得到的结果都不能令人满意。尤其是，由于形成的Cr(VI)比Cr(III)更容易溶解，高级氧化技术（AOPs）完全低效。我们通过结合臭氧氧化和电凝法实现了Cr(III)的高效率去除，去除率高达99.7％。这个结果与通过形成NH4Fe(CrO4)2进行快速沉淀的方式去除铬（六价铬形式）的结果是一致的。关键词：铬去除；臭氧；电凝；制革；废水译者简介：王笃政（1988-），男，江苏连云港人，中北大学硕士生。主要研究方向：超重力场中的多相流传质与化学反应。E-mail：wangduzheng67@163.com。1引言将生皮制成工业产品需要进行一系列复杂的化学过程，涉及到几种有机和无机化合物，如酸、铬盐、染料、助剂以及其他化学添加剂（Covington，1997年）。因此产生了由大量的污染物组成的含有有机和无机化合物非常复杂的废水。三价铬的衍生物除了在制革过程中作为鞣剂使用外，还广泛应用于其他许多工业，比如可在木材保护中作为杀菌剂使用，在金属加工行业作为电镀剂使用，在纺织工业中作为丝光沸石使用等。这样的行业大多数处理过程中涉及到Cr（III）的使用，废水中含有的Cr（III）在环境中通过氧化或天然生物转换产生了Cr（VI），而Cr（VI）的存在可能会引起的一些危害已经被关注。事实上，Cr（III）一旦与富含有机物质的土壤接触，可能会发生反应生成更容易氧化和更多可移动的阳离子物质。通过大气中的氧气和通常会存在于土壤中的MnO2的作用Cr（III）被氧化成Cr（VI），该氧化过程是自发进行的过程（Bartlett，1991年；Apte等，2006年）。虽然Cr（III）比Cr（VI）的毒性低，但是这两种物质对环境产生了威胁。欧洲共同体最新的规定要求减少任何化学形态的铬的排放，直到2020年达到零排放（欧盟委员会，2000年）。许多技术可用于从工业废水中去除并回收重金属。下面我们就简单举几个例子，如沉淀法、凝聚法、吸附法、离子交换法和膜分离技术等。然而，大多数上述提到的方法在技术上或经济上都存在一些缺点，如投资成本高、运营成本不可持续、存在与含有污泥的金属处理有关的问题，最重要的是，这些方法的去除难处理组分的效率不佳。在处理废水中，电化学方法是一个替代传统技术很好的方法。事实上，电凝法（EC）和电沉淀法已经被证明了是一个用于从大量废水中去除Cr（III）很有潜力的技术，该技术比其他传统的技术，如化学凝聚或吸收更为有效（Golder等，2007年b）。许多文章报道了关于有效去除合成废水中铬的研究成果（Golder等，2007年a）。这些研究特别关注去除高浓度铬以及废水中硫酸盐和氯化物的优化浓度，以及废水的pH值。遗憾的是，大多数人没有注意到普遍存34卷第12期2012年6月西部皮革WESTLEATHERVol.34No.12Jun.201247西部皮革第34卷在的主要问题是铬去除与废水中存在的难处理组分有关，处理过程无法将其去除。另一方面通常大量的废水需要处理，以至于不能从环境平衡的角度提出大量的化学物质没有添加或pH值没有修正。此外，真正的废水通常是由不同的成分组成的，所以合成废水与真正的制革废水还是有很大的差距。基于上述这些原因，我们决定直接采用真正的制革废水进行处理研究。目前，存在的主要障碍是Cr（III）的去除形成了稳定的配合物的有机基质，从而提高Cr（III）的溶解度，因此减少了Cr（III）的去除率（Puzon等，2005年；Re-moundaki等，2007年）。因此，只要制革废水中存在配合物的有机基质，我们就很难完全去除Cr（III）。在进行制革废水处理时，有机化合物和铬是同时存在的；这主要有三个可能的来源：（1）有机化合物，就像制革残留物或鞣剂一样，与铬同时存在于废水中；（2）在进行处理时，添加到生物反应器中促进微生物的成长的营养物质过多；（3）在生物反应器中有机化合物的新陈代谢产生的微生物。考虑到即使通过长时间的矿化作用，完全去除制革废水中的有机基质几乎是不可能的，去除难处理组分Cr（III）仍然是一项艰巨的挑战。在本文中，我们希望通过对亚洲最大的